电路设计

3 电路设计

3. 1 MSP430F169 单片机系统电路

MSP430F169 单片机系统电路为主控制电路。 MSP430 系列单片机是美国德州仪器公司1996 年开始推向市场的一种16 位超低功耗的混合信号处理器( Mixed Signal Processor) ，该单片机具有以下几个特点： 超低功耗、强大的处理能力、丰富的片内外围模块、方便高效的开发环境、系统工作稳定。 由于MSP430F169 单片机内部集成了12 位的A/D 和D/A 并且产生PWM 波程序简单，不再需要外加A/D 电路、D/A 电路和PWM 波产生电路，由此简化了外围电路的设计，所以本设计选用MSP430F169 单片机，如图2 所示。

图2 单片机系统电路

3. 2 降压整流滤波电路

220 V 交流电经过变压器降压后，由整流桥整流成单向脉动电压，经电容滤波成脉动很小的直流电压。 由于该直流电压随电网电压波动，如果直接作为显示屏电源，会造成显示屏的闪烁，因此采用稳压电路对其进行稳压。 7805 是专用的三端稳压器件，输入滤波后的电压( U≈9 V) ，稳压输出的5 V 电压( VCC) 供IPIC68273 使用。 MSP430系列单片机电源电压范围是1. 8 ～ 3. 6 V，因此将5 V 电压经二极管降压0. 7 V( VSS) 后，供单片机系统使用。 经长期实验证明，单片机系统可长期安全可靠运行，其优点是与5 V 供电的TTL 或CMOS 电路接口，不必再加电平转换电路，如图3所示。

图3 降压整流滤波电路

3. 3 开关调压电路

利用两个NPN 型晶体管组成反相放大电路以实现PMOS 开关管斩波放大，用PWM 波调整PMOS 开关管的导通时间来控制VDD 作用于显示屏的平均电压的大小，进而控制LED 的亮度。

为防止网络电压的波动对显示屏造成影响，故用定值电阻R4 与R5 组成分压测量电路，对电压进行精确测量控制，用于实现显示屏电压的稳定可靠，如图4 所示。

图4 开关调压电路

3. 4 行列驱动电路

LED 显示驱动采用动态扫描驱动方式，每次只能点亮一行LED( 共阳形式LED 显示点阵模块) ，由于TPIC6B273 是以OC 门方式输出的，所以特别适宜选择共阳形式LED 显示点阵模块做基础显示单元。 行扫描电路采用4 /16 译码器CD4515 译码形成行扫描脉冲，放大后直接形成行扫描信号，如图5 所示。

图5 单色共阳极LED驱动电路

3. 5 环境光检测电路

光敏电阻是用半导体材料制成的光电器件，它没有极性。 利用光敏电阻RG 与定值电阻R1 组成环境光检测电路，通过测量R1 两端电压的变化来检测环境光强弱的变化，如图6 所示。

图6 环境光检测电路

3. 6 RS485 通信接口电路

MAX485 是用于RS485 通信的差分平衡收发器，由MAXIM 公司生产。 芯片内部包含一个驱动器和一个接收器，适用于半双工通信。 上位PC 机通过通信接口电路与单片机系统进行通信，如图7 所示。

图7 RS485通信接口电路

4 程序设计

环境光自适应LED 显示屏控制程序使用IAR 软件，利用C 语言进行编写，如图8 所示。

图8 环境自适应LED显示屏程序框图

5 结论

本文所论述的环境光自适应LED 显示屏，可随环境光的变化而改变亮度，使显示屏不至于太过刺眼或者太暗，同时有效地控制了能耗，使电源效率达到75%以上，本系统达到了预期的实验目的。 通过改进，可应用于学校、商场、工厂、证券交易等场所的显示，本系统的研究有着极其实用的价值和良好的发展前景。

（编辑：daisy）