摘要： 本設計主要實現LED 顯示屏隨著環(huán)境光改變其亮度，以避免白天顯示不清或黑夜因太亮而炫目；并與上位機進行通信。 本系統由MSP430F169 單片機、16* 32 共陽極LED 點陣顯示屏、行驅動電路、列驅動電路、環(huán)境光自適應電路、數字開關調壓電路、直流穩(wěn)壓源電路等組成。 采用按列并行發(fā)送數據，按行掃描的方式實現LED 點陣屏內容的顯示； 單片機通過數字開關調壓電路實現對LED 點陣屏電源電壓的自動調節(jié)，使屏幕亮度隨環(huán)境光自動變化。

LED 點陣顯示屏在生活中是很常見的，給我們的生活帶來了很多的便利。 由于LED 顯示亮度不能隨外界環(huán)境光而改變，存在白天顯示不清或黑夜因太亮而炫目的問題。 如果能實現控制其亮度，不僅可以節(jié)省能源，還可以使顯示屏的顯示效果更加清晰。 本設計介紹的是利用MSP430F169單片機系統控制的環(huán)境光自適應LED 顯示屏，該屏能夠根據環(huán)境光的強弱自動調整亮度，以避免白天顯示不清或黑夜因太亮而炫目，并與上位機進行通信。 LED 顯示屏應用領域廣泛，如商場、娛樂場所、工廠、學校等大型場所，對其研究有著實用的價值及良好的發(fā)展前景。

1 系統結構框圖

本系統主要由MSP430F169 單片機系統、降壓整流濾波電路、穩(wěn)壓電路、開關調壓電路、RS485 通信接口電路、LED 行列驅動電路、環(huán)境光檢測電路、LED 顯示屏、上位PC 計算機等構成。

本系統的結構框圖，如圖1 所示。

圖1 系統結構框

2 基本原理

本設計采用列發(fā)送數據，行掃描的方式實現LED 顯示文字或圖像。 本方法與硬件電路相結合，達到顯示屏整體亮度相對均勻的目的。

利用光敏電阻對環(huán)境光的敏感特性，采集環(huán)境光的變化狀況，將其轉換成電信號并送入到單片機中，由單片機進行信號處理，并按照一定的規(guī)律控制輸出PWM 波的占空比。

在單片機與LED 顯示屏之間加一個開關調壓電路，實現單片機對顯示屏的亮度調整。 將調整后的PWM 波對開關調壓電路進行控制，從而調節(jié)顯示屏的輸入電壓的大小，最終實現顯示屏的亮度控制。

3 電路設計

3. 1 MSP430F169 單片機系統電路

MSP430F169 單片機系統電路為主控制電路。 MSP430 系列單片機是美國德州儀器公司1996 年開始推向市場的一種16 位超低功耗的混合信號處理器（ Mixed Signal Processor） ，該單片機具有以下幾個特點： 超低功耗、強大的處理能力、豐富的片內外圍模塊、方便高效的開發(fā)環(huán)境、系統工作穩(wěn)定。 由于MSP430F169 單片機內部集成了12 位的A/D 和D/A 并且產生PWM 波程序簡單，不再需要外加A/D 電路、D/A 電路和PWM 波產生電路，由此簡化了外圍電路的設計，所以本設計選用MSP430F169 單片機，如圖2 所示。

圖2 單片機系統電路

圖5 單色共陽極LED 驅動電路

3. 5 環(huán)境光檢測電路

光敏電阻是用半導體材料制成的光電器件，它沒有極性。 利用光敏電阻RG 與定值電阻R1 組成環(huán)境光檢測電路，通過測量R1 兩端電壓的變化來檢測環(huán)境光強弱的變化，如圖6 所示。

圖6 環(huán)境光檢測電路

3. 6 RS485 通信接口電路

MAX485 是用于RS485 通信的差分平衡收發(fā)器，由MAXIM 公司生產。 芯片內部包含一個驅動器和一個接收器，適用于半雙工通信。 上位PC 機通過通信接口電路與單片機系統進行通信，如圖7 所示。

4 程序設計

環(huán)境光自適應LED 顯示屏控制程序使用IAR 軟件，利用C 語言進行編寫，如圖8 所示。

圖8 環(huán)境自適應LED 顯示屏程序框

5 結論

本文所論述的環(huán)境光自適應LED 顯示屏，可隨環(huán)境光的變化而改變亮度，使顯示屏不至于太過刺眼或者太暗，同時有效地控制了能耗，使電源效率達到75%以上，本系統達到了預期的實驗目的。 通過改進，可應用于學校、商場、工廠、證券交易等場所的顯示，本系統的研究有著極其實用的價值和良好的發(fā)展前景。