基于GPRS的大屏幕LED顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

CCVCC和CCGND之間的兩個(gè)電容要離引腳盡量近，并且走線盡量阻抗低，以滿足規(guī)范要求。MSP430F169單片機(jī)的振蕩器的晶振為11.0592MHz，數(shù)據(jù)傳輸率設(shè)置為9600b/s，復(fù)位鍵RESET為高電平時(shí)復(fù)位。GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊硬件部分的電路原理圖如圖2所示。

圖2 GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊電路圖

2.2 終端顯示模塊設(shè)計(jì)

2.2.1 I2C總線

本系統(tǒng)選用的是通過I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理單元和終端顯示模塊進(jìn)行通信。I2C(Inter-Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線是用2根雙向I/O信號(hào)線(串行時(shí)鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA)把多種器件連接起來，并實(shí)現(xiàn)器件之間的串行通信。I2C總線最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此I2C總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本。MSP430F169內(nèi)部集成有2個(gè)16bit定時(shí)器，1個(gè)高速12bit A/D轉(zhuǎn)換器，12bit或8bit的雙重D/A轉(zhuǎn)換器，2個(gè)通用同步/異步通信接口和1個(gè)I2C模塊。本文即利用I2C模塊來對MSP430F169單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展。

2.2.2 驅(qū)動(dòng)電路

LED顯示屏驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)根據(jù)驅(qū)動(dòng)芯片的選擇不同有著很大差異。LED驅(qū)動(dòng)芯片可分為通用芯片和專用芯片兩種。通用芯片是指其芯片本身并非專門為LED而設(shè)計(jì)，而是一些符合LED顯示屏邏輯功能需求的芯片(如串、并移位寄存器)。通用芯片一般用于LED顯示屏的低檔產(chǎn)品，如戶內(nèi)的單色屏、雙色屏等。專用芯片是指按照LED發(fā)光特性而專門設(shè)計(jì)用于LED顯示屏的驅(qū)動(dòng)芯片。LED是電流特性器件，即在飽和導(dǎo)通的前提下，其亮度隨著電流的變化而變化，而不是靠調(diào)節(jié)其兩端的電壓而變化。因此專用芯片一個(gè)最大的特點(diǎn)就是提供恒流源。

本系統(tǒng)采用行掃描方式，行選通電路由集成電路74HC154構(gòu)成。74HC154是4線-16線高性能譯碼器，在點(diǎn)陣屏幕不大的情況下，一般的單片機(jī)可以直接驅(qū)動(dòng)點(diǎn)陣LED的亮滅，但是考慮擴(kuò)展為大屏幕尺寸時(shí)，因單片機(jī)的I/O口不足以提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流，但可在74HC154和點(diǎn)陣的行接口接上一個(gè)PNP型8550三極管開關(guān)電路用來提供足夠的電流，當(dāng)74HC154發(fā)出低電平時(shí)，三極管Q導(dǎo)通，輸出高電平。此外，可用帶有2級(jí)鎖存移位輸出功能的74HC595鎖存器來對列線進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。LED點(diǎn)陣的列線接到74HC595的8bit并行輸出口上，由單片機(jī)控制數(shù)據(jù)的輸出，利用74HC595的鎖存輸出功能，電路共用同一個(gè)移位時(shí)鐘SCK和數(shù)據(jù)鎖存時(shí)鐘RCK，可級(jí)聯(lián)多片74HC595以構(gòu)成更大LED點(diǎn)陣屏的列驅(qū)動(dòng)電路。此結(jié)構(gòu)還可在75HC595的使能端通過PWM波進(jìn)行灰度調(diào)節(jié)。以一個(gè)16行×160列的LED點(diǎn)陣單元為例，本系統(tǒng)采用的驅(qū)動(dòng)電路原理如圖3所示。

圖3 LED驅(qū)動(dòng)電路示意圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)、下位機(jī)程序設(shè)計(jì)兩部分。上位機(jī)軟件完成圖像和文字的編輯，通過計(jì)算機(jī)串行接口把顯示數(shù)據(jù)傳送到GPRS的發(fā)送模塊上。GPRS發(fā)送模塊把信息及時(shí)地傳到終端顯示控制卡的GPRS的接收部分，然后終端的CPU控制單元把接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割處理后通過I2C總線傳給各個(gè)顯示終端，并且完成顯示數(shù)據(jù)不同方式的處理。