基于GPRS的大屏幕LED顯示系統的設計和實現

CCVCC和CCGND之間的兩個電容要離引腳盡量近，并且走線盡量阻抗低，以滿足規范要求。MSP430F169單片機的振蕩器的晶振為11.0592MHz，數據傳輸率設置為9600b/s，復位鍵RESET為高電平時復位。GPRS數據傳輸模塊硬件部分的電路原理圖如圖2所示。

圖2 GPRS數據傳輸模塊電路圖

2.2 終端顯示模塊設計

2.2.1 I2C總線

本系統選用的是通過I2C總線進行數據處理單元和終端顯示模塊進行通信。I2C(Inter-Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。I2C總線是用2根雙向I/O信號線(串行時鐘線SCL和串行數據線SDA)把多種器件連接起來，并實現器件之間的串行通信。I2C總線最主要的優點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量，降低了互聯成本。MSP430F169內部集成有2個16bit定時器，1個高速12bit A/D轉換器，12bit或8bit的雙重D/A轉換器，2個通用同步/異步通信接口和1個I2C模塊。本文即利用I2C模塊來對MSP430F169單片機進行擴展。

2.2.2 驅動電路

LED顯示屏驅動電路設計根據驅動芯片的選擇不同有著很大差異。LED驅動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而設計，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顯示屏的低檔產品，如戶內的單色屏、雙色屏等。專用芯片是指按照LED發光特性而專門設計用于LED顯示屏的驅動芯片。LED是電流特性器件，即在飽和導通的前提下，其亮度隨著電流的變化而變化，而不是靠調節其兩端的電壓而變化。因此專用芯片一個最大的特點就是提供恒流源。

本系統采用行掃描方式，行選通電路由集成電路74HC154構成。74HC154是4線-16線高性能譯碼器，在點陣屏幕不大的情況下，一般的單片機可以直接驅動點陣LED的亮滅，但是考慮擴展為大屏幕尺寸時，因單片機的I/O口不足以提供足夠的驅動電流，但可在74HC154和點陣的行接口接上一個PNP型8550三極管開關電路用來提供足夠的電流，當74HC154發出低電平時，三極管Q導通，輸出高電平。此外，可用帶有2級鎖存移位輸出功能的74HC595鎖存器來對列線進行驅動控制。LED點陣的列線接到74HC595的8bit并行輸出口上，由單片機控制數據的輸出，利用74HC595的鎖存輸出功能，電路共用同一個移位時鐘SCK和數據鎖存時鐘RCK，可級聯多片74HC595以構成更大LED點陣屏的列驅動電路。此結構還可在75HC595的使能端通過PWM波進行灰度調節。以一個16行×160列的LED點陣單元為例，本系統采用的驅動電路原理如圖3所示。

圖3 LED驅動電路示意圖

3 系統軟件設計

系統軟件設計包括上位機軟件的設計、下位機程序設計兩部分。上位機軟件完成圖像和文字的編輯，通過計算機串行接口把顯示數據傳送到GPRS的發送模塊上。GPRS發送模塊把信息及時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據進行分割處理后通過I2C總線傳給各個顯示終端，并且完成顯示數據不同方式的處理。