基于MSP430F149的串口屏背光隨環境光的變化控制

吳振英，黃 璟

(蘇州工業職業技術學院電子與通信工程系，江蘇 蘇州 215104)

本設計主要實現液晶屏的顯示亮度隨著環境光的改變而改變，并設計了鍵盤顯示電路。設計的電路能夠讓顯示屏根據環境光的強弱自動調整亮度，本系統由MSP430F149、SDW顯示屏、環境檢測電路等組成。液晶顯示系統在信息顯示領域應用廣泛，本文的開發研究對其有一定的價值。是關鍵的組成部分，因為它要向系統的其他模塊提供環境光強信息。光傳感器必須具備將光信號轉換成電信號的信號轉換器和信號放大和/或調節裝置。

圖1 電路總體框架圖

1 系統設計

本設計選用TI公司MSP430F149作為MCU［1］，它是TI公司開發的一類具有16位總線的帶Flash的單片機，可以在超低功耗模式下工作，安全性能好，并且系統工作穩定，適應工業級的運行環境。

點陣式液晶與外部的硬件接口簡單，能以點陣或圖形方式顯示出各種信息，因此在電子設計中得到廣泛應用［2-3］。本文提出一種利用微控制器(MCU)的I/O端口，通過軟件設計模擬與所使用的液晶顯示驅動器規范相符的串行總線的設計思想，實現MCU對液晶顯示驅動器的控制，從而建立起一套可以動態顯示曲線的顯示系統。

1.1 硬件設計

電路總體框架圖如圖1所示。在框架圖中，光傳感器

1.1.1 主控電路的設計

主控電路由單片機MSP430F149、時鐘電路、晶振電路組成的單片機最小系統構成。主控電路原理圖如圖2所示。

1.1.2 SDW3224芯片介紹

SDW具有畫面快速刷新、指令快速響應、圖片下載速度高、接口方式和外設豐富、供電電壓范圍寬、功耗低、可靠性高等優點而得到了廣泛應用。本設計電路采用SDW3224-035-NN20F芯片，它的主要參數如表1所示。本文設計的液晶顯示電路是通過MSP430F149來控制實現信息的顯示［4-5］。

圖2 主控電路原理圖

表1 主要參數

1.1.3 MSP430F149與SDW3224智能顯示終端的連接

本設計電路采用SDW3224-035-NN20F芯片通過串口驅動，從而調節顯示屏的背光亮度。通過向控制器發送串行命令，直接設置背光亮度。接口采用RS-232，電平轉換電路如圖3所示。MSP430F149的RXD、TXD信號經過SP232轉換為RS-232后與SDW顯示的DOUT、DIN、GND相連。

圖3 電平轉換電路

1.1.4 環境光檢測電路

光敏電阻是用半導體材料制成的光電器件，電阻值隨照射光強度增加而下降的固體材料。利用光敏電阻GM1與固定電阻R2組成環境光檢測電路，通過測量R2兩端電壓的變化來檢測環境光強弱的變化，如圖4所示。利用光敏電阻對環境光的敏感特性，采集環境光的變化狀況，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。

圖4 環境光檢測電路

1.1.5 鍵盤電路的設計

SDW系列智能顯示終端設計有4×4的矩陣鍵盤接口，通過外接鍵盤，可以實現鍵控界面切換。用戶可以將每個按鍵的動作，按照指定格式組織成一個列表，保存成觸摸配置文件，并將其預先下載到顯示器中。通過觸摸配置文件，就可以實現鍵控界面的自動切換。圖5為鍵盤原理圖，4根行線4根列線組成4×4矩陣鍵盤，分別用MCU的8個GPIO口，鍵盤識別采用“程控掃描法”，即CPU掃描鍵盤時首先在行線上依次輸出每條行線的行碼，然后讀人列線上的狀態，此時如有鍵按下則將行，列碼合成產生鍵代碼。

圖5 4×4鍵盤電路圖

1.2 軟件設計

1.2.1 軟件設計主流程圖

流程圖如圖6所示。

1.2.2 串行口控制程序

背光亮度調節:將環境光采樣值按100段進行轉換到0～99的數值，按這個數值進行設置背光亮度。

圖6 軟件設計流程圖

動態曲線顯示:

小動態曲線用指令74就可以實現

大動態曲線需要2條指令來組合實現，56連線和5A清除區域指令。其基本思路就是先把將要顯示曲線的區域用0x5A指令清除，然后把最近的2個采樣點用線段連接;不停地重復上面的過程，就實現了“動態”的曲線。小動態曲線圖如圖7所示。

圖7 小動態曲線圖

大動態曲線的實現，先用0x5A指令清除將顯示的區域(白色框只是為了說明問題的方便，實際看不到)。大動態曲線圖如圖8所示。

圖8 大動態曲線圖

用0x56指令連線變量的最近2個位置(白色框只是為了說明問題的方便，實際看不到):

2 應用

實踐證明，本文所介紹的利用微控制器的I/O端口實現液晶顯示驅動器之間的自定義串行總線的設計方案，取得了很好的應用效果。設計的液晶顯示系統工作穩定可靠，背光亮度能隨環境光的變化而變化，給使用者提供了良好的視覺效果。此功能在汽車穿越隧道等場合特別適用。

［1］胡大可.MSP430系列單片機接口技術及系統設計實例［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2002.

［2］李維緹，郭強.液晶顯示器應用技術［M］.北京:北京郵電學院出版社，1999.

［3］王海霞，武一.基于sopc的LCD顯示模塊的設計與實現［J］.液晶與顯示，2012:508－513.

［4］宋澤琳，鄭思讓.基于Niosll處理器的液晶顯示接口及驅動程序設計［J］.液晶與顯示，2011，26(2):205－209.

［5］何江峰，郭淑琴，鮑衛兵.突發信號檢測技術與電路設計［J］.電視技術，2009，33(S1):49－51.