組-低功耗浙江工業(yè)基于msp430的pov led顯示屏設(shè)計(jì)

1、2011-2012 德州儀器 C2000 及 MCU 創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽項(xiàng)目題目：基于 MSP430 的 POV LED 顯示屏設(shè)計(jì)學(xué)校：浙江工業(yè)大學(xué)指導(dǎo)教師： 組別： 本科組應(yīng)用類別： 低功耗應(yīng)用類 ： MSP430參賽隊(duì)成員（含每人的郵箱地址，用于建立）：200200彭夢(mèng)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(xué)屏峰校區(qū)西六彭夢(mèng)園題目：基于 MSP430 的 POV LED 顯示屏設(shè)計(jì) 摘要（中英文）該項(xiàng)目利用視覺(jué)暫留現(xiàn)象和POV LED 技術(shù)，在MSP430上，設(shè)計(jì)制作一個(gè)旋轉(zhuǎn)的單色 LED 屏幕，能動(dòng)態(tài)地顯示預(yù)設(shè)的文字、時(shí)間、圖

2、形、甚至慢速的動(dòng)畫。顯示內(nèi)容可以在屏幕旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)無(wú)線方式控制，比如在不同顯示畫面鍵切換，調(diào)節(jié)時(shí)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(xué)及使用價(jià)值。宣傳、指示、展會(huì)等領(lǐng)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(diǎn)數(shù)，需要增加較多數(shù)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(shí)需要再占用 2 個(gè)控制器的IO 引腳。另一方面，屏幕在不使

5、用時(shí)，仍要占用大量空間，有可能造成空間浪費(fèi)。而POV LED 屏能克服上述問(wèn)題，每多增加一行，只要增加一個(gè) LED 和再占用一個(gè)控制器IO 引腳，屏幕不使用時(shí)，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(jué)暫留現(xiàn)象和POV LED 技術(shù)，用單片機(jī)控制旋轉(zhuǎn)中的 LED 發(fā)光時(shí)序，使之和電的轉(zhuǎn)速匹配，在旋轉(zhuǎn)面形成動(dòng)態(tài)的文字或者圖案效果。如替代燈籠，使用簡(jiǎn)單，更安全更環(huán)保?？捎糜谛麄?、指示、展會(huì)等眾多領(lǐng)域。其中設(shè)想將其應(yīng)用于本身可以提供旋轉(zhuǎn)的車輪上，達(dá)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(yùn)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(zhǎng) 100 倍，發(fā)光可達(dá)到 10 萬(wàn)小時(shí)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(diǎn)數(shù)，需要增加較多數(shù)量的 LED，占用控制器的 IO 引腳多。該設(shè)計(jì)圍繞 LED 線陣上的某個(gè)點(diǎn)，或者其延長(zhǎng)線上的某個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，成像僅需控制整排 LED。改變以往 LED 點(diǎn)陣方式顯示形式，大大減少 LED 數(shù)量，可視角度大大擴(kuò)展，幾乎能 360。可以在自行車等輪式交通工具車輪上安裝，使信息表現(xiàn)方式更加多樣。在倡導(dǎo)低碳的現(xiàn)代社會(huì)，節(jié)約空間與能源達(dá)到同樣的效果。制作成本低，顯示方式新穎，發(fā)展?jié)摿Υ?，?yīng)用領(lǐng)域廣。該設(shè)計(jì)主要難點(diǎn)線路器件陣型的排列，線陣

7、LED 在變化的轉(zhuǎn)速下的精準(zhǔn)控制得以顯示圖像，以及圖像信息的編碼問(wèn)題。2.系統(tǒng)方案圖 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)組成：整個(gè)系統(tǒng)分成三個(gè)部分：LED 顯示模塊、無(wú)線控制模塊和電機(jī)模塊。如圖 1所示。電機(jī)模塊主要是電。在具體應(yīng)用中可以是車輪、風(fēng)扇等旋轉(zhuǎn)物體。顯示模塊安裝在電機(jī)模塊上，由單片機(jī)、電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)、LED 及顯示控制、無(wú)線收發(fā)等 4 個(gè)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(shí)根據(jù)無(wú)線控制模塊傳來(lái)的控制信號(hào)改變顯示內(nèi)容。無(wú)線控制模塊由單片機(jī)、無(wú)線收發(fā)和鍵盤等 3 個(gè)子模塊組成。系統(tǒng)工作原理：電機(jī)模塊提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。顯示模塊安裝在電機(jī)模塊之上。由單片機(jī)控制 32只 LED 的亮滅時(shí)間。

8、當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，顯示模塊隨電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)。利用流水燈原理和人眼視覺(jué)暫留效應(yīng)，就能看到一幅具有懸浮效果的文字或者圖案。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)：1. 由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不恒定，如車輪在行駛過(guò)程中的情況即如此。為了使顯示內(nèi)容能穩(wěn)定顯示，系統(tǒng)定時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不能采用固定的即時(shí)長(zhǎng)度，而要隨轉(zhuǎn)速改電機(jī)模塊鍵盤無(wú)線單片機(jī)收發(fā)無(wú)線控制模塊LED 及顯示控制無(wú)線單片機(jī)收發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)顯示模塊變而實(shí)時(shí)改變。在設(shè)計(jì)中，加入了紅外光耦來(lái)完成對(duì)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，并通過(guò)一定算法得到實(shí)時(shí)定時(shí)長(zhǎng)度。2. 通過(guò)無(wú)線方式改變顯示內(nèi)容。通過(guò)無(wú)線方式，可以在不停止顯示模塊旋轉(zhuǎn)的情況下，實(shí)時(shí)調(diào)整現(xiàn)實(shí)內(nèi)容，比如對(duì)顯示的時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，甚至可以通過(guò)無(wú)線的方式，

9、寫入新的顯示文字或圖像數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中的單片機(jī)都采用TI 的MSP430，發(fā)揮MSP430 的低功耗、高速以及 16 位數(shù)據(jù)處理能力，運(yùn)用在POV LED 的設(shè)計(jì)中，低功耗在整體上發(fā)揮節(jié)能優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，高速有利于旋轉(zhuǎn)控制、達(dá)到視覺(jué)暫留所需的刷新頻率以達(dá)到顯示的效果，16 位數(shù)據(jù)處理能力又為整個(gè)程序中的算法提速。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(guò)熱保護(hù)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(shù)據(jù)鎖存器顯示數(shù)據(jù)鎖存器組由 4 個(gè) 74HC573 組成，鎖存使能端 LE 的運(yùn)用，減少 msp430

10、 單片機(jī)I/O 口占用。在狹長(zhǎng)的板型布線方面，大大簡(jiǎn)化布線的難度。無(wú)線模塊：圖 3 無(wú)線控制模塊原理圖無(wú)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(yīng)用于各種場(chǎng)合的短距離無(wú)線通信領(lǐng)域。模塊配置 16 位低功率 MSP430 微控制，全透明傳輸，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用配置各種 UART 數(shù)據(jù)格式，可實(shí)現(xiàn)無(wú)限數(shù)據(jù)長(zhǎng)度發(fā)送。具有體積小、功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、制操作方便。傳感模塊：能力強(qiáng)等特點(diǎn)。在運(yùn)用 msp430 片內(nèi)外設(shè) UART 部分的同時(shí)，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(yīng)快

11、速。與 P20接口，能夠及時(shí)觸發(fā)中斷。4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖圖 5 系統(tǒng)算法流程圖要點(diǎn)：初始化后轉(zhuǎn)速相對(duì)平穩(wěn)，開(kāi)啟定時(shí)器并響應(yīng)光耦中斷，此處用 10 次進(jìn)中斷得到計(jì)數(shù)值，采用平均數(shù)的方法得到相對(duì)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速值。定時(shí)器運(yùn)用在顯示的主功能區(qū)，能夠打斷低功耗模式時(shí)刻響應(yīng)顯示功能的執(zhí)行，又能處在低功耗的模式中保持相對(duì)節(jié)能的效果。 3）無(wú)線部分，運(yùn)用片內(nèi)外設(shè) UART，程序響應(yīng)中斷，此處全部獲取當(dāng)前時(shí)間后更改時(shí)間，帶有對(duì)數(shù)據(jù)的判斷，簡(jiǎn)化通信間的操作。4）display 主顯示函數(shù)中，字?；蛘邎D模數(shù)據(jù)由通用取模提取。5.系統(tǒng)創(chuàng)新利用視覺(jué)暫留現(xiàn)象和POV LED 技術(shù)（POV 即 Persistence of Vi，在這里特指將LED 線陣旋轉(zhuǎn)起來(lái)，利用人眼視覺(jué)暫留現(xiàn)象而顯示特定圖像或文字的方式），設(shè)計(jì)制作一個(gè)旋轉(zhuǎn)的單色LED 屏幕，動(dòng)態(tài)地顯示預(yù)設(shè)的文字、時(shí)間、圖形、甚至慢速的動(dòng)畫，柱面旋轉(zhuǎn)屏幕，能 360 度。能顯示預(yù)設(shè)的文字、時(shí)間、圖形、甚至慢速的動(dòng)畫。能在運(yùn)行的同時(shí)，控制顯示內(nèi)容，比如調(diào)節(jié)時(shí)間、在顯示文字和時(shí)