利用ARM LPC1112設(shè)計LED電子胸牌

摘要：目前大多數(shù)電子胸牌顯示方式單一，顯示內(nèi)容不能隨意更改，功耗和成本較高，體積較大，不適合隨身攜帶。為了克服以上缺點，本文設(shè)計的電子胸牌采用ARM Cortex—M0內(nèi)棱的LPC1112主控芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)8種動態(tài)顯示方式，通過按鍵切換顯示方式可實現(xiàn)開機自檢，并且可通過USB接口方便地更新顯示數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵詞：LPC1112微控制器；電子胸牌；LED點陣；動態(tài)顯示

引言
隨著LED技術(shù)的空前繁榮，LED胸牌備受關(guān)注。LED胸牌也叫LED工作牌，是一款新穎的LED貼片點陣“名片”式顯示屏，可以顯示姓名、性別、工作部門等信息，還可以顯示不同速度、不同動作方式的文本及預(yù)置圖型。它可以吊掛在脖子上或者夾在衣服上，作為公共場所個人及企業(yè)身份的證明及宣傳之用。LED胸牌既可以顯示中文，也可以顯示英文。對于那些需要顯示的信息量不是很大，分辨率不是很高，制造成本較低的場合，使用小屏幕LED點陣顯示器比較適用。電源大多采用鋰電池，鋰電池具有使用壽命長、能量較高、重量輕和高低溫適應(yīng)能力強的優(yōu)點。
目前，大多數(shù)LED胸牌的點陣顯示系統(tǒng)自帶字庫，顯示效果主要靠硬件掃描來驅(qū)動，該方法比較簡單，但是顯示只能按照預(yù)先的硬件設(shè)計進行，不能隨意改動，因此顯示方式單一，顯示內(nèi)容不能隨意更改，體積較大不適合隨身攜帶。除此之外，也可使用8位單片機作為核心控制芯片，實現(xiàn)字符、數(shù)字、漢字和簡單圖形的顯示。但是由于8位單片機的功耗較大，體積較大，而且運算速度和通信速率都較低，實際顯示效果會有比較明顯的閃爍感。為了克服以上缺點，本文設(shè)計的電子胸牌采用低功耗、小體積、高性能、低價格的基于Cortex—M0內(nèi)核的LPC1112作為主控芯片，12×36的LED點陣屏能夠?qū)崿F(xiàn)8種動態(tài)顯示，通過按鍵切換顯示方式能夠開機自檢，并且可通過USB接口方便地更新顯示數(shù)據(jù)。

1 電子胸牌設(shè)計要求
針對市場的實際需要，從使用角度出發(fā)，本文設(shè)計的電子胸牌是小型的LED顯示屏輕巧美觀，可以掛在胸前，能夠顯示漢字或者字符。
1．1 功能描述
電子胸牌掛于胸前主要用于顯示姓名以及其他提示信息，例如：
①顯示功能：能顯示3個漢字或者5個字符，并且包括左移、右移、上移、下移、中分、雪花、固定、動畫8種顯示方式，具有跑馬燈以及閃爍功能。
②上位機能夠通過USB口，更新下位機顯示數(shù)據(jù)，更新完成后正常顯示。
③兩個按鍵分別實現(xiàn)4級亮度的調(diào)整和顯示條目的切換。
④具有開機自檢功能，開機可進行全屏顯示，檢測LED點陣有無壞點。
1．2 運行環(huán)境說明
工作環(huán)境要求為環(huán)境溫度在5～40℃；相對濕度≤80％；大氣壓強為86～106 kPa。
存儲環(huán)境要求為環(huán)境溫度在-20～55℃；相對濕度≤93％；大氣壓強為50～106 kPa。

2 電子胸卡的工作原理
電子胸卡主要包括硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件電路部分包括LPC1112主控芯片、LED點陣顯示電路、顯示驅(qū)動電路、USB接口電路和SWD調(diào)試電路等。軟件部分主要包括主控界面更新內(nèi)容顯示、控制動態(tài)顯示效果的代碼編寫。通過按鍵，選擇顯示信息的動態(tài)效果(如上下移動、左右移動、中分、雪花等不同的顯示效果)，以及改變移動速度或閃爍。其通過USB接口傳輸文件信息。

3 電子胸牌設(shè)計方案
2010年初，恩智浦(NXP)公司推出了基于ARM 32位Cortex—M0內(nèi)核的LPC1100 MCU系列芯片，其中LPC1112性能卓越、簡單易用、功耗低，它以8位處理器的價位實現(xiàn)了32位處理器的性能。該系統(tǒng)的主控芯片采用基于Cortex—M0內(nèi)核的NXP公司的LPC1112芯片，外設(shè)包括LED點陣顯示屏、電源電路(可由電池供電)、鍵盤、UART接口以及USB接口等。硬件電路框圖如圖1所示。