基于TLC5947的旋轉(zhuǎn)LED屏顯示控制器設(shè)計(jì)

摘要：為了更好地利用基于視覺暫留原理(POV原理)的旋轉(zhuǎn)式線陣LED顯示屏技術(shù)，采用Qtouch觸摸技術(shù)與旋轉(zhuǎn)LED屏相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)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(yàn)結(jié)果表明，該旋轉(zhuǎn)LED屏幕能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)鐘、文字的顯示功能，并能夠在Qtouch觸摸信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)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(shè)備中，顯示設(shè)備占有重要地位，少了顯示設(shè)備就像人少了眼睛，很多內(nèi)在的東西都看不見。顯示設(shè)備很重要也很常見，然而它的外形總是那么單調(diào)，像一個(gè)個(gè)的模型。旋轉(zhuǎn)LED屏以其新穎、可視角360°吸引了電子狂熱者的眼光。本項(xiàng)目是通過(guò)主控芯片STM32F103，將觸摸技術(shù)與旋轉(zhuǎn)LED屏幕相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的變換，還可以利用觸摸技術(shù)在旋轉(zhuǎn)LED上玩一些小游戲，讓旋轉(zhuǎn)LED不再只是單一的觀賞性的技術(shù)。
旋轉(zhuǎn)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(xiàn)圖文顯示的新型顯示屏，因其結(jié)構(gòu)新穎、成本低、可視視角達(dá)360°而得到了迅速的發(fā)展。目前，常見的LED顯示屏都是采用掃描方式進(jìn)行顯示的，其實(shí)現(xiàn)原理是在不同時(shí)間段內(nèi)控制不同批次的LED輪流點(diǎn)亮，根據(jù)人眼的視覺暫留特性，當(dāng)掃描幀頻達(dá)到24Hz以上時(shí)，人眼便感覺不到掃描過(guò)程，而是一幅穩(wěn)定的圖像。旋轉(zhuǎn)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(xiàn)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(wěn)定的圖像。 POV原理(即視覺滯留原理)將它用于顯示屏，優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在可用少量LED實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方式下海量LED才能實(shí)現(xiàn)的顯示屏。用單片機(jī)控制LED，觸摸按鍵提供用戶與系統(tǒng)交互。旋轉(zhuǎn)中的LED漂浮在半空中的景觀給視覺帶來(lái)享受。
基于這樣的現(xiàn)狀和原理，本文提出了基于TI公司TLC5947驅(qū)動(dòng)芯片及STM32F103的旋轉(zhuǎn)LED屏顯示控制器設(shè)計(jì)。該旋轉(zhuǎn)LED屏采用人眼視覺頻率滯留原理，制作的旋轉(zhuǎn)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(xiàn)傳統(tǒng)方式下海量LED才能實(shí)現(xiàn)的一種新型顯示技術(shù)。旋轉(zhuǎn)三基色全彩LED是基于RGB原理，通過(guò)改變?nèi)N顏色的色調(diào)、飽和度、強(qiáng)度可以實(shí)現(xiàn)最高36色真彩圖片顯示，從而使顯示更加絢爛奪目。該旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)式線陣LED屏幕有著成本低、分辨率高、功耗小等幾個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
STM32F103通過(guò)TLC5947與LED連接，用來(lái)控制旋轉(zhuǎn)板上LED燈的顯示。例如可以通過(guò)單片機(jī)STM32F103控制LED燈旋轉(zhuǎn)顯示時(shí)鐘模樣或各種圖形，如果條件允許的話，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(duì)觸摸信號(hào)的處理來(lái)實(shí)現(xiàn)LED燈的顯示樣式的變化，從基態(tài)的指針式時(shí)鐘變?yōu)閿?shù)字顯示式以及改變其顯示的背景，還可以進(jìn)行時(shí)間的校準(zhǔn)操作。TLC5947驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)LED屏顯示控制電路如圖1所示。