基于TLC5947的旋轉LED屏顯示控制器設計

摘要：為了更好地利用基于視覺暫留原理(POV原理)的旋轉式線陣LED顯示屏技術，采用Qtouch觸摸技術與旋轉LED屏相結合的方法，設計了一款基于TLC5947和ARM Cortex-M3核STM32F103的低成本、低功耗、高分辨率的LED屏顯示控制器。實驗結果表明，該旋轉LED屏幕能夠實現時鐘、文字的顯示功能，并能夠在Qtouch觸摸信號的控制下實現各種顯示狀態的切換工作。
關鍵詞：TLC5947；ARM Cortex-M3；顯示控制器；LED

引言
在各種設備中，顯示設備占有重要地位，少了顯示設備就像人少了眼睛，很多內在的東西都看不見。顯示設備很重要也很常見，然而它的外形總是那么單調，像一個個的模型。旋轉LED屏以其新穎、可視角360°吸引了電子狂熱者的眼光。本項目是通過主控芯片STM32F103，將觸摸技術與旋轉LED屏幕相結合，可以實現時鐘的變換，還可以利用觸摸技術在旋轉LED上玩一些小游戲，讓旋轉LED不再只是單一的觀賞性的技術。
旋轉LED顯示屏是一種通過同步控制發光二極管(LED)位置和點亮狀態來實現圖文顯示的新型顯示屏，因其結構新穎、成本低、可視視角達360°而得到了迅速的發展。目前，常見的LED顯示屏都是采用掃描方式進行顯示的，其實現原理是在不同時間段內控制不同批次的LED輪流點亮，根據人眼的視覺暫留特性，當掃描幀頻達到24Hz以上時，人眼便感覺不到掃描過程，而是一幅穩定的圖像。旋轉顯示屏則是通過控制一行或一列LED快速移動位置和改變點亮狀態來實現圖形的顯示，如果LED在各位置循環變換速度足夠快，同樣可以顯示出一幅穩定的圖像。 POV原理(即視覺滯留原理)將它用于顯示屏，優勢表現在可用少量LED實現傳統方式下海量LED才能實現的顯示屏。用單片機控制LED，觸摸按鍵提供用戶與系統交互。旋轉中的LED漂浮在半空中的景觀給視覺帶來享受。
基于這樣的現狀和原理，本文提出了基于TI公司TLC5947驅動芯片及STM32F103的旋轉LED屏顯示控制器設計。該旋轉LED屏采用人眼視覺頻率滯留原理，制作的旋轉LED虛擬屏在微控制器的精確控制下，使用少量的LED便可完全實現傳統方式下海量LED才能實現的一種新型顯示技術。旋轉三基色全彩LED是基于RGB原理，通過改變三種顏色的色調、飽和度、強度可以實現最高36色真彩圖片顯示，從而使顯示更加絢爛奪目。該旋轉LED屏與平板式LED顯示屏和其他顯示器技術(如CRT、LCD、PDP)相比較，旋轉式線陣LED屏幕有著成本低、分辨率高、功耗小等幾個明顯優勢。

1 系統硬件設計
STM32F103通過TLC5947與LED連接，用來控制旋轉板上LED燈的顯示。例如可以通過單片機STM32F103控制LED燈旋轉顯示時鐘模樣或各種圖形，如果條件允許的話，可以顯示一些簡單的游戲。LED與ARM處理器相連接，通過ARM處理器對觸摸信號的處理來實現LED燈的顯示樣式的變化，從基態的指針式時鐘變為數字顯示式以及改變其顯示的背景，還可以進行時間的校準操作。TLC5947驅動旋轉LED屏顯示控制電路如圖1所示。