組-低功耗浙江工業(yè)基于msp430的pov led顯示屏設計

1、2011-2012 德州儀器 C2000 及 MCU 創(chuàng)新設計大賽項目題目：基于 MSP430 的 POV LED 顯示屏設計學校：浙江工業(yè)大學指導教師： 組別： 本科組應用類別： 低功耗應用類 ： MSP430參賽隊成員（含每人的郵箱地址，用于建立）：200200彭夢園文件地址：/v show/id XMzU4NjkxMzAw.html郵寄地址和收件人浙江杭州浙江工業(yè)大學屏峰校區(qū)西六彭夢園題目：基于 MSP430 的 POV LED 顯示屏設計 摘要（中英文）該項目利用視覺暫留現象和POV LED 技術，在MSP430上，設計制作一個旋轉的單色 LED 屏幕，能動態(tài)地顯示預設的文字、時間、圖

2、形、甚至慢速的動畫。顯示內容可以在屏幕旋轉時通過無線方式控制，比如在不同顯示畫面鍵切換，調節(jié)時間等。作品可以節(jié)約屏幕空間和降低制造成本，在光線較暗甚至全的情況下，效果尤其突出，可用于潛在美學及使用價值。宣傳、指示、展會等領域。有較高的This program is based on the phenomenon of Persistence of Viand relatedtechnology. A ro ing monochrome LED screen was designed and developed by the MSP430 platform. The screen can dra

3、matically show text, time, image, and even slow animation preset. Whats more, we can control the content displaying in real-time operation, such as adjusting time, switching different contents. Our program can helpto save space and reduce the cost grey. Whenhe dark and even the darkness, theeffect o

4、f the display can be more prominent. It can be used in the advertisementpromotion, instruction display, exhibition, and so on. I and utility value.s a high potential aesthetics1.引言靜態(tài) LED 顯示屏如果要加大顯示點數，需要增加較多數量的 LED，如要將 2910 的屏幕行列各加 1，變成 3011 的屏幕，則需要增加 3011-2910=40只 LED，同時需要再占用 2 個控制器的IO 引腳。另一方面，屏幕在不使

5、用時，仍要占用大量空間，有可能造成空間浪費。而POV LED 屏能克服上述問題，每多增加一行，只要增加一個 LED 和再占用一個控制器IO 引腳，屏幕不使用時，只占用一列 LED 的空間。這樣，大大的節(jié)省了資源。如果利用視覺暫留現象和POV LED 技術，用單片機控制旋轉中的 LED 發(fā)光時序，使之和電的轉速匹配，在旋轉面形成動態(tài)的文字或者圖案效果。如替代燈籠，使用簡單，更安全更環(huán)保?？捎糜谛麄?、指示、展會等眾多領域。其中設想將其應用于本身可以提供旋轉的車輪上，達到宣傳與裝飾作用。和歐洲同類研究較多，已有可以在汽車輪轂上運行的彩色 POV LED 屏研制成功。在同樣亮度下，LED 耗電僅為普通

6、白熾燈的 1/10、熒光燈的 1/3，而卻可以延長 100 倍，發(fā)光可達到 10 萬小時以上(可連續(xù)使用 11 年)。靜態(tài) LED顯示屏如果要加大顯示點數，需要增加較多數量的 LED，占用控制器的 IO 引腳多。該設計圍繞 LED 線陣上的某個點，或者其延長線上的某個點旋轉，成像僅需控制整排 LED。改變以往 LED 點陣方式顯示形式，大大減少 LED 數量，可視角度大大擴展，幾乎能 360?？梢栽谧孕熊嚨容喪浇煌üぞ哕囕喩习惭b，使信息表現方式更加多樣。在倡導低碳的現代社會，節(jié)約空間與能源達到同樣的效果。制作成本低，顯示方式新穎，發(fā)展?jié)摿Υ?，應用領域廣。該設計主要難點線路器件陣型的排列，線陣

7、LED 在變化的轉速下的精準控制得以顯示圖像，以及圖像信息的編碼問題。2.系統(tǒng)方案圖 1 系統(tǒng)設計框圖系統(tǒng)組成：整個系統(tǒng)分成三個部分：LED 顯示模塊、無線控制模塊和電機模塊。如圖 1所示。電機模塊主要是電。在具體應用中可以是車輪、風扇等旋轉物體。顯示模塊安裝在電機模塊上，由單片機、電機轉速檢測、LED 及顯示控制、無線收發(fā)等 4 個子模塊組成。顯示模塊主要完成圖像或者文字的顯示功能，同時根據無線控制模塊傳來的控制信號改變顯示內容。無線控制模塊由單片機、無線收發(fā)和鍵盤等 3 個子模塊組成。系統(tǒng)工作原理：電機模塊提供旋轉動力。顯示模塊安裝在電機模塊之上。由單片機控制 32只 LED 的亮滅時間。

8、當電機旋轉的時候，顯示模塊隨電機同步旋轉。利用流水燈原理和人眼視覺暫留效應，就能看到一幅具有懸浮效果的文字或者圖案。系統(tǒng)設計的關鍵點：1. 由于電機轉速不恒定，如車輪在行駛過程中的情況即如此。為了使顯示內容能穩(wěn)定顯示，系統(tǒng)定時系統(tǒng)的設計不能采用固定的即時長度，而要隨轉速改電機模塊鍵盤無線單片機收發(fā)無線控制模塊LED 及顯示控制無線單片機收發(fā)電機轉速監(jiān)測顯示模塊變而實時改變。在設計中，加入了紅外光耦來完成對轉速的檢測，并通過一定算法得到實時定時長度。2. 通過無線方式改變顯示內容。通過無線方式，可以在不停止顯示模塊旋轉的情況下，實時調整現實內容，比如對顯示的時間進行調節(jié)，甚至可以通過無線的方式，

9、寫入新的顯示文字或圖像數據。系統(tǒng)中的單片機都采用TI 的MSP430，發(fā)揮MSP430 的低功耗、高速以及 16 位數據處理能力，運用在POV LED 的設計中，低功耗在整體上發(fā)揮節(jié)能優(yōu)勢和特點，高速有利于旋轉控制、達到視覺暫留所需的刷新頻率以達到顯示的效果，16 位數據處理能力又為整個程序中的算法提速。3.系統(tǒng)硬件設計顯示模塊：圖 2 顯示模塊原理圖電源模塊：電源模塊以三端穩(wěn)壓模塊 AMS1117 為，其集成過熱保護和限流電路，輸出精度 1%的 3.3V 直流電壓，供系統(tǒng)其他模塊使用。顯示數據鎖存器顯示數據鎖存器組由 4 個 74HC573 組成，鎖存使能端 LE 的運用，減少 msp430

10、 單片機I/O 口占用。在狹長的板型布線方面，大大簡化布線的難度。無線模塊：圖 3 無線控制模塊原理圖無線模塊LSD-RFMC-B402-A1 是基于TI 射頻集成CC1101 的射頻模塊，是TI 的一款高性能射頻收發(fā)器，可廣泛應用于各種場合的短距離無線通信領域。模塊配置 16 位低功率 MSP430 微控制，全透明傳輸，可根據實際應用配置各種 UART 數據格式，可實現無限數據長度發(fā)送。具有體積小、功耗低、傳輸距離遠、制操作方便。傳感模塊：能力強等特點。在運用 msp430 片內外設 UART 部分的同時，控圖 4 傳感模塊原理圖傳感器采用 GK102 單光束紅外光電傳感器，高可靠性且響應快

11、速。與 P20接口，能夠及時觸發(fā)中斷。4.系統(tǒng)設計流程圖圖 5 系統(tǒng)算法流程圖要點：初始化后轉速相對平穩(wěn)，開啟定時器并響應光耦中斷，此處用 10 次進中斷得到計數值，采用平均數的方法得到相對準確的轉速值。定時器運用在顯示的主功能區(qū)，能夠打斷低功耗模式時刻響應顯示功能的執(zhí)行，又能處在低功耗的模式中保持相對節(jié)能的效果。 3）無線部分，運用片內外設 UART，程序響應中斷，此處全部獲取當前時間后更改時間，帶有對數據的判斷，簡化通信間的操作。4）display 主顯示函數中，字?；蛘邎D模數據由通用取模提取。5.系統(tǒng)創(chuàng)新利用視覺暫留現象和POV LED 技術（POV 即 Persistence of Vi，在這里特指將LED 線陣旋轉起來，利用人眼視覺暫留現象而顯示特定圖像或文字的方式），設計制作一個旋轉的單色LED 屏幕，動態(tài)地顯示預設的文字、時間、圖形、甚至慢速的動畫，柱面旋轉屏幕，能 360 度。能顯示預設的文字、時間、圖形、甚至慢速的動畫。能在運行的同時，控制顯示內容，比如調節(jié)時間、在顯示文字和時