基于MSP430F169的环境光自适应LED显示屏设计

　　LED点阵显示屏在生活中是很常见的，给我们的生活带来了很多的便利。由于LED显示亮度不能随外界环境光而改变，存在白天显示不清或黑夜因太亮而炫目的问题。如果能实现控制其亮度，不仅可以节省能源，还可以使显示屏的显示效果更加清晰。本设计介绍的是利用MSP430F169单片机系统控制的环境光自适应LED显示屏，该屏能够根据环境光的强弱自动调整亮度，以避免白天显示不清或黑夜因太亮而炫目，并与上位机进行通信。LED显示屏应用领域广泛，如商场、娱乐场所、工厂、学校等大型场所，对其研究有着实用的价值及良好的发展前景。

　　1 系统结构框图

　　本系统主要由MSP430F169单片机系统、降压整流滤波电路、稳压电路、开关调压电路、RS485通信接口电路、LED行列驱动电路、环境光检测电路、LED显示屏、上位PC计算机等构成。

　　本系统的结构框图，如图1所示。

　　图1 系统结构框

　　2 基本原理

　　本设计采用列发送数据，行扫描的方式实现LED显示文字或图像。本方法与硬件电路相结合，达到显示屏整体亮度相对均匀的目的。

　　利用光敏电阻对环境光的敏感特性，采集环境光的变化状况，将其转换成电信号并送入到单片机中，由单片机进行信号处理，并按照一定的规律控制输出PWM波的占空比。

　　在单片机与LED显示屏之间加一个开关调压电路，实现单片机对显示屏的亮度调整。将调整后的PWM波对开关调压电路进行控制，从而调节显示屏的输入电压的大小，最终实现显示屏的亮度控制。

　　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

　　220V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≈9V)，稳压输出的5V电压(VCC)供IPIC68273使用。MSP430系列单片机电源电压范围是1.8～3.6V，因此将5V电压经二极管降压0.7V(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5V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。