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(jué)暫留原理(POV原理)的旋轉式線(xiàn)陣LED顯示屏技術(shù)，采用Qtouch觸摸技術(shù)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(shí)驗結果表明，該旋轉LED屏幕能夠實(shí)現時(shí)鐘、文字的顯示功能，并能夠在Qtouch觸摸信號的控制下實(shí)現各種顯示狀態(tài)的切換工作。
關(guān)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(jiàn)。顯示設備很重要也很常見(jiàn)，然而它的外形總是那么單調，像一個(gè)個(gè)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(guò)主控芯片STM32F103，將觸摸技術(shù)與旋轉LED屏幕相結合，可以實(shí)現時(shí)鐘的變換，還可以利用觸摸技術(shù)在旋轉LED上玩一些小游戲，讓旋轉LED不再只是單一的觀(guān)賞性的技術(shù)。
旋轉LED顯示屏是一種通過(guò)同步控制發(fā)光二極管(LED)位置和點(diǎn)亮狀態(tài)來(lái)實(shí)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(fā)展。目前，常見(jiàn)的LED顯示屏都是采用掃描方式進(jìn)行顯示的，其實(shí)現原理是在不同時(shí)間段內控制不同批次的LED輪流點(diǎn)亮，根據人眼的視覺(jué)暫留特性，當掃描幀頻達到24Hz以上時(shí)，人眼便感覺(jué)不到掃描過(guò)程，而是一幅穩定的圖像。旋轉顯示屏則是通過(guò)控制一行或一列LED快速移動(dòng)位置和改變點(diǎn)亮狀態(tài)來(lái)實(shí)現圖形的顯示，如果LED在各位置循環(huán)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(jué)滯留原理)將它用于顯示屏，優(yōu)勢表現在可用少量LED實(shí)現傳統方式下海量LED才能實(shí)現的顯示屏。用單片機控制LED，觸摸按鍵提供用戶(hù)與系統交互。旋轉中的LED漂浮在半空中的景觀(guān)給視覺(jué)帶來(lái)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(dòng)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(jué)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(shí)現傳統方式下海量LED才能實(shí)現的一種新型顯示技術(shù)。旋轉三基色全彩LED是基于RGB原理，通過(guò)改變三種顏色的色調、飽和度、強度可以實(shí)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(shù)(如CRT、LCD、PDP)相比較，旋轉式線(xiàn)陣LED屏幕有著(zhù)成本低、分辨率高、功耗小等幾個(gè)明顯優(yōu)勢。

1 系統硬件設計
STM32F103通過(guò)TLC5947與LED連接，用來(lái)控制旋轉板上LED燈的顯示。例如可以通過(guò)單片機STM32F103控制LED燈旋轉顯示時(shí)鐘模樣或各種圖形，如果條件允許的話(huà)，可以顯示一些簡(jiǎn)單的游戲。LED與ARM處理器相連接，通過(guò)ARM處理器對觸摸信號的處理來(lái)實(shí)現LED燈的顯示樣式的變化，從基態(tài)的指針式時(shí)鐘變?yōu)閿底诛@示式以及改變其顯示的背景，還可以進(jìn)行時(shí)間的校準操作。TLC5947驅動(dòng)旋轉LED屏顯示控制電路如圖1所示。