基于STM32的自行車POVLED顯示控制與設(shè)計(jì)

1、WORD格式PAGE1 / NUMPAGES5基于STM32的自行車POVLED顯示控制與設(shè)計(jì)摘要：基于STM32微處理器的開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了自行車POVLED的設(shè)計(jì)。借助微處理器128K的flash，存儲(chǔ)屏幕旋轉(zhuǎn)時(shí)的圖片數(shù)據(jù)；通過高灰度LED的驅(qū)動(dòng)芯片LPD1109，帶動(dòng)96個(gè)RGBLED燈高亮顯示；應(yīng)用3144E霍爾傳感器的電磁效應(yīng)，產(chǎn)生中斷信號(hào)用以切換圖片；利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)自行車行駛過程中畫面高速旋轉(zhuǎn)的視覺效果。關(guān)鍵詞：POVLED；STM32；顯示控制；RGBLED中圖分類號(hào):TM344.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADisplayControlandDesignthePOVLEDofBi

2、cycleBasedonSTM32ZHOUFu-qin,ZHANGJing-jing,ZHANGXian-lei(CollegeofComputerandInformationEngineering,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China)Abstract：BasedondevelopmentplatformofSTM32,thedesignofthebicyclePOVLEDisrealized.Withits128Kflash,thedataofrotationpicturecanbestored;throughthedrivin

3、gchipLPD1109,96RGBLEDcanbedrovedanddisplayedbrightly;withimplicatingelectromagneticeffectsof3144E,wecangenerateaninterruptsignalforswitchingpictures;usingvisualpersistenceeffectofpeople,thebicyclecanbeseenthebeautifulrotationpictureintherunningprocessofhigh-speed.Keywords：POVLED；STM32；screencontroll

4、er；RGBLED1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)基于32位微處理器STM32F103RBT6的最小系統(tǒng)1,2，實(shí)現(xiàn)了POVLED的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、畫面切換、LED分時(shí)控制、畫面高亮顯示等功能，設(shè)計(jì)框架如圖1所示：電源晶振32位LED分時(shí)控制微復(fù)位處RGBLED驅(qū)動(dòng)理器畫面切換畫面高亮顯示JTAG圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理及模塊劃分根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，POVLED系統(tǒng)的模塊可分為：STM32F103RBT6的最小系統(tǒng)，畫面切換模塊，RGBLED的分時(shí)控制模塊，POVLED的級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)、顯示模塊四個(gè)部分。2.1STM32F103RBT6的最小系統(tǒng)STM32系列32位閃存微控制器基于突破性的ARMCort

5、ex?-M33內(nèi)核，常見型號(hào)分為基本型和增強(qiáng)型。設(shè)計(jì)中選用了STM32F103增強(qiáng)型芯片4-6，其特點(diǎn)在于性價(jià)比高，且滿足系統(tǒng)各項(xiàng)功能的設(shè)計(jì)需要。圖2STM32F103RBT6最小系統(tǒng)如圖2所示，STM32F103RBT6最小系統(tǒng)中包括STM32F103微處理器、電源模塊（含電容濾波電路）、晶振電路、復(fù)位電路、JTAG接口及電源接口，形成了最高72MHz工作頻率、上電復(fù)位、128kFlash存儲(chǔ)功能、11個(gè)中斷源的微控制器平臺(tái)。2.2畫面切換模塊鑒于STM32F103RBT6的存儲(chǔ)能力較強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過圖片的字模提取，加載若干圖片到微處理器的Flash中，利用霍爾傳感器3144E進(jìn)行圖片的切

6、換。圖3霍爾傳感器的電磁感應(yīng)電路系統(tǒng)將電磁鐵固定到自行車輪胎中軸，霍爾傳感器嵌入到系統(tǒng)主板，當(dāng)輪胎旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器就將與電磁鐵相遇并發(fā)生電磁感應(yīng)，從而產(chǎn)生一路數(shù)字電壓的信號(hào)進(jìn)入微處理器，由微處理申請(qǐng)中斷即可進(jìn)行圖片的切換。2.3RGBLED的分時(shí)控制模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)將96個(gè)RGBLED分為4組，置于主板的四個(gè)接口上。利用74HC244作為數(shù)據(jù)緩沖器，分時(shí)控制4組RGBLED工作，實(shí)現(xiàn)畫面連續(xù)的效果，如圖4所示。圖4RGBLED分時(shí)控制電路2.4POVLED的級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)、顯示模塊7-10的驅(qū)動(dòng)芯片，系統(tǒng)中采用4組LPD1109是一款高灰度、9路輸出，用于級(jí)聯(lián)LEDRGBLED顯示，每組24個(gè)LED

7、且需要8個(gè)LPD1109驅(qū)動(dòng)芯片配合工作，其中1個(gè)LPD1109驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)如圖5所示：圖5RGBLED級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路依次連接8路RGBLED級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路，即可完成系統(tǒng)顯示電路中1組24個(gè)RGBLED的顯示及接口部分的設(shè)計(jì)。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的算法根據(jù)POV顯示原理，LED的閃爍頻率應(yīng)與旋轉(zhuǎn)的頻率同步，程序設(shè)計(jì)中采用了自適應(yīng)調(diào)節(jié)的算法11-13實(shí)現(xiàn)頻率同步的要求。自適應(yīng)調(diào)節(jié)的算法旨在利用外部中斷程序送給定時(shí)器T0一個(gè)適當(dāng)?shù)某跏贾?，同時(shí)為T0的中斷的次數(shù)計(jì)數(shù)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)一周后，根據(jù)實(shí)際中斷次數(shù)與預(yù)設(shè)值的比較，對(duì)T0的初設(shè)值進(jìn)行修正，直到定時(shí)器T0的中斷次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值為止。其主要代碼如下：/*外部中斷0處理函數(shù)

8、*/voidintersvr0(void)interrupt0using1D=D+(S-N)*2;/修正值Pt=600+D;/得到定時(shí)器T0的預(yù)設(shè)值T=0;/計(jì)數(shù)器清零，將重新計(jì)數(shù)/*定時(shí)中斷0處理函數(shù)*/voidtimer0(void)interrupt1using10=-Pt/256;TL0=-Pt%256;/設(shè)置定時(shí)器T0的初設(shè)值T+;/計(jì)數(shù)4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖開始系統(tǒng)初始化啟動(dòng)霍爾傳感器啟動(dòng)定時(shí)器0，進(jìn)行頻率匹配N轉(zhuǎn)動(dòng)1周Y圖片數(shù)據(jù)的寫入74HC244啟動(dòng)外部中斷1，切換畫面結(jié)束圖6系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖5.結(jié)語通過軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)物的制作，POVLED系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在自行車上安裝、運(yùn)動(dòng)顯示、畫

9、面切換等功能，如圖7所示。設(shè)計(jì)過程中，除了考慮PCB制版時(shí)如何合理布線以便切割外形，使之能固定于輪胎中軸上，還需要考慮自適應(yīng)算法中自行車旋轉(zhuǎn)一周，調(diào)用多少次中斷才能實(shí)現(xiàn)頻率的匹配，以及如何利用人眼的視覺暫留14實(shí)現(xiàn)畫面完整顯示的效果等問題。圖7自行車POVLED實(shí)物圖參考文獻(xiàn)1VincentOnde.基于Cortex-M3的STM32微控制器處理先進(jìn)電機(jī)控制方法J.電子產(chǎn)品世界.2010(11)2武玉婷,X娜.基于STM32的交流永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)J.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用.2011(07)3程小艷,胡毅.基于ARMCortex-M3內(nèi)核的嵌入式多機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.儀表技術(shù).2012(04

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