基于GPRS的大屏幕LED显示系统的设计和实现

CCVCC和CCGND之间的两个电容要离引脚尽量近，并且走线尽量阻抗低，以满足规范要求。MSP430F169单片机的振荡器的晶振为11.0592MHz，数据传输率设置为9600b/s，复位键RESET为高电平时复位。GPRS数据传输模块硬件部分的电路原理图如图2所示。

图2GPRS数据传输模块电路图

2.2 终端显示模块设计

2.2.1 I2C总线

本系统选用的是通过I2C总线进行数据处理单元和终端显示模块进行通信。I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线是用2根双向I/O信号线(串行时钟线SCL和串行数据线SDA)把多种器件连接起来，并实现器件之间的串行通信。I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。MSP430F169内部集成有2个16bit定时器，1个高速12bit A/D转换器，12bit或8bit的双重D/A转换器，2个通用同步/异步通信接口和1个I2C模块。本文即利用I2C模块来对MSP430F169单片机进行扩展。

2.2.2 驱动电路

LED显示屏驱动电路设计根据驱动芯片的选择不同有着很大差异。LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片两种。通用芯片是指其芯片本身并非专门为LED而设计，而是一些符合LED显示屏逻辑功能需求的芯片(如串、并移位寄存器)。通用芯片一般用于LED显示屏的低档产品，如户内的单色屏、双色屏等。专用芯片是指按照LED发光特性而专门设计用于LED显示屏的驱动芯片。LED是电流特性器件，即在饱和导通的前提下，其亮度随着电流的变化而变化，而不是靠调节其两端的电压而变化。因此专用芯片一个最大的特点就是提供恒流源。

本系统采用行扫描方式，行选通电路由集成电路74HC154构成。74HC154是4线-16线高性能译码器，在点阵屏幕不大的情况下，一般的单片机可以直接驱动点阵LED的亮灭，但是考虑扩展为大屏幕尺寸时，因单片机的I/O口不足以提供足够的驱动电流，但可在74HC154和点阵的行接口接上一个PNP型8550三极管开关电路用来提供足够的电流，当74HC154发出低电平时，三极管Q导通，输出高电平。此外，可用带有2级锁存移位输出功能的74HC595锁存器来对列线进行驱动控制。LED点阵的列线接到74HC595的8bit并行输出口上，由单片机控制数据的输出，利用74HC595的锁存输出功能，电路共用同一个移位时钟SCK和数据锁存时钟RCK，可级联多片74HC595以构成更大LED点阵屏的列驱动电路。此结构还可在75HC595的使能端通过PWM波进行灰度调节。以一个16行×160列的LED点阵单元为例，本系统采用的驱动电路原理如图3所示。

图3 LED驱动电路示意图

3 系统软件设计

系统软件设计包括上位机软件的设计、下位机程序设计两部分。上位机软件完成图像和文字的编辑，通过计算机串行接口把显示数据传送到GPRS的发送模块上。GPRS发送模块把信息及时地传到终端显示控制卡的GPRS的接收部分，然后终端的CPU控制单元把接收的数据进行分割处理后通过I2C总线传给各个显示终端，并且完成显示数据不同方式的处理。