基于MSP430的LED旋转显示设备设计与实现.pdf

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1、科学发展科学与财富基于MSP430的LED旋转显示设备设计与实现刘宸（四川职业技术学院629000）摘要：本设计以MSP430F149低功耗单片机为核心器件，LED线阵、传感器及信号检测处理等部分组成，结合系统程序实现LED图文显示，并通过红外遥控器实现功能切换。系统尽量采用MSP430F149内部集成的各个模块电路来驱动的方案，硬件结构简单，节约PCB空间，可靠性高，成本低。经测试，系统工作正常，达到设计要求。关键词：旋转LEDMSP430F149红外遥控1引言的时间，从而控制线阵LED按这个周期来显示。旋转LED显示是根据人

2、眼视觉暂留效应，通过线阵排列的LED旋转运3.3功能切换电路动，由单片机控制LED旋转到不同位置时对应显示不同的数据，实现在二维如果通过按键实现功能的切换，需要触碰转盘，在转盘高速旋转的时候平面上显示动、静态图像。相比于传统的LED显示设备，具备两点优势：首这样做是很不安全的。为了弥补这一缺陷本系统使用红外遥控，如图3所先，传统LED显示器由矩阵式排列的LED点阵构成，需要元件数量多，连接示，通过红外遥控发射器发射出功能转换信号，当红外遥控接收头接收到转复杂，硬件成本高，而线阵LED显示设备只需要一列LED，结构简单，成本换信号

3、时将该信号送至单片机P1.6端，从而做出相应的功能转换。低；再者，通过旋转线阵LED，显示形式较新颖，吸引眼球，适合在广告宣传中使用。2系统总体思路与结构图2LED线阵控制系统系统结构分为两大模块，即LED线阵与电机驱动及其控制。LED线阵电路设计时主要考虑低电压、微功耗电路及器件构成，为可靠实现显示时人眼看到的图形稳定清晰，通过减小硬件系统重量与平衡配重来保证LED线阵在旋转时处于一个平面上，系统结构示意图如图1。电机及其控制电路主要由220V交流电源经整流、滤波、稳压组成，得到图3红外遥控电路图4光强检测电路电机转动所需的工

4、作电压。LED线阵控制系统电路结构如图2所示，其工作3.3环境光强检测及亮度调节电路原理是单片机最小系统通过外部信号检测端如霍尔传感器、按键、红外接收光敏电阻阻值（约为5k~100k）随着环境亮度的变化而在一定范围内发头及环境光线采样进行信号检测处理后去控制线阵LED显示以及电机转生改变，经固定电阻分压后输至单片机P6.0端口的模拟电压也随之变化，经动。实现LED线阵图文显示。MSP430F149内部AD转换，通过PWM调整P4.1端口的输出占空比，从而调整了三极管8550的导通率，控制线阵LED的亮度。分压计算：Vp6.0=R

5、t1/（Rt1+R7）×Vcc=0.97~2.6V4程序流程设计本设计一共有四个工作模式（自检、文字显示、指针秒表显示、图形显示），开机时对系统进行自检，进入低功耗模式。通过按键或者红外遥控来切换模式。定时器A0用于测量红外遥控信号高低电平的时间，以形成对应按键的数据，再与已存按键编码比对，得到按键号，从而切换系统工作模式，如图5所示。定时器A1的功能相对较复杂，其中CCR2用于定时1秒，提供指针式秒表的时间基准；每次TAR的溢出时，使ADC12转换一次；CCR1要根据当前系统的工作模式来定不同时间，以及实现当前模式的显示控制，

6、如：自检时要每隔1秒让LED逐个点亮；显示图文时要根据转速提供每列点阵的显示时间，在第N等份的位置输出第N列对应的点阵数据，以确保图文显示稳定不图2LED线阵控制系统漂移。而霍尔元件的检测信号送至单片机的外部中断引脚，在外部中断程3硬件电路设计与分析序中根据定时器TAR计算出周转时间。AD转换中断服务程序是将AD转换3.1控制器-单片机得出的环境光强送至TB的CCR1控制PWM，实现自动调节亮度。本设计采用的控制核心是MSP430F149单片机，具有基本时钟系统、Timer_A3(带3个比较/捕获寄存器和PWM输出的16位定时器

7、)、Timer_B7、精确的模拟比较器、看门狗；6个I/O端口、USART0、USART1、12位AD转换器和60KB的Flash存储容量等。3.2线阵LED图形和文字显示分析利用人眼视觉暂留的生理特性，通过LED在旋转运动过程中经过不同位置时，系统点亮相应的LED。为保证显示时人眼看到的图形稳定清晰，LED在不同位置点亮需与旋转速度匹配；注意每圈旋转时图像显示的起始位置一致。图5定时器A0的中断服务程序图6AD转换中断服务程序为得到旋转速度、周期和判断起始位置，可以采用光电、磁电传感器。5结束语本系统利用双极性霍尔开关的通断

8、特性，在转盘旋转的情况下感应定位在本设计采用性价比高、性能可靠的方案实现。具有旋转线阵LED显示标杆上的硬性磁铁产生的磁场，输出高低电平。显示图形、文字时通过霍尔图形和文字，通过按键或者红外遥控来切换显示模式，环境光强检测及亮度元件检测信号输送至单片机，由单片机