利用ARM LPC1112設(shè)計(jì)LED電子胸牌

摘要：目前大多數(shù)電子胸牌顯示方式單一，顯示內(nèi)容不能隨意更改，功耗和成本較高，體積較大，不適合隨身攜帶。為了克服以上缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)的電子胸牌采用ARM Cortex—M0內(nèi)棱的LPC1112主控芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)8種動(dòng)態(tài)顯示方式，通過按鍵切換顯示方式可實(shí)現(xiàn)開機(jī)自檢，并且可通過USB接口方便地更新顯示數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵詞：LPC1112微控制器；電子胸牌；LED點(diǎn)陣；動(dòng)態(tài)顯示

引言
隨著LED技術(shù)的空前繁榮，LED胸牌備受關(guān)注。LED胸牌也叫LED工作牌，是一款新穎的LED貼片點(diǎn)陣“名片”式顯示屏，可以顯示姓名、性別、工作部門等信息，還可以顯示不同速度、不同動(dòng)作方式的文本及預(yù)置圖型。它可以吊掛在脖子上或者夾在衣服上，作為公共場(chǎng)所個(gè)人及企業(yè)身份的證明及宣傳之用。LED胸牌既可以顯示中文，也可以顯示英文。對(duì)于那些需要顯示的信息量不是很大，分辨率不是很高，制造成本較低的場(chǎng)合，使用小屏幕LED點(diǎn)陣顯示器比較適用。電源大多采用鋰電池，鋰電池具有使用壽命長(zhǎng)、能量較高、重量輕和高低溫適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
目前，大多數(shù)LED胸牌的點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)自帶字庫(kù)，顯示效果主要靠硬件掃描來(lái)驅(qū)動(dòng)，該方法比較簡(jiǎn)單，但是顯示只能按照預(yù)先的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行，不能隨意改動(dòng)，因此顯示方式單一，顯示內(nèi)容不能隨意更改，體積較大不適合隨身攜帶。除此之外，也可使用8位單片機(jī)作為核心控制芯片，實(shí)現(xiàn)字符、數(shù)字、漢字和簡(jiǎn)單圖形的顯示。但是由于8位單片機(jī)的功耗較大，體積較大，而且運(yùn)算速度和通信速率都較低，實(shí)際顯示效果會(huì)有比較明顯的閃爍感。為了克服以上缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)的電子胸牌采用低功耗、小體積、高性能、低價(jià)格的基于Cortex—M0內(nèi)核的LPC1112作為主控芯片，12×36的LED點(diǎn)陣屏能夠?qū)崿F(xiàn)8種動(dòng)態(tài)顯示，通過按鍵切換顯示方式能夠開機(jī)自檢，并且可通過USB接口方便地更新顯示數(shù)據(jù)。

1 電子胸牌設(shè)計(jì)要求
針對(duì)市場(chǎng)的實(shí)際需要，從使用角度出發(fā)，本文設(shè)計(jì)的電子胸牌是小型的LED顯示屏輕巧美觀，可以掛在胸前，能夠顯示漢字或者字符。
1．1 功能描述
電子胸牌掛于胸前主要用于顯示姓名以及其他提示信息，例如：
①顯示功能：能顯示3個(gè)漢字或者5個(gè)字符，并且包括左移、右移、上移、下移、中分、雪花、固定、動(dòng)畫8種顯示方式，具有跑馬燈以及閃爍功能。
②上位機(jī)能夠通過USB口，更新下位機(jī)顯示數(shù)據(jù)，更新完成后正常顯示。
③兩個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)4級(jí)亮度的調(diào)整和顯示條目的切換。
④具有開機(jī)自檢功能，開機(jī)可進(jìn)行全屏顯示，檢測(cè)LED點(diǎn)陣有無(wú)壞點(diǎn)。
1．2 運(yùn)行環(huán)境說(shuō)明
工作環(huán)境要求為環(huán)境溫度在5～40℃；相對(duì)濕度≤80％；大氣壓強(qiáng)為86～106 kPa。
存儲(chǔ)環(huán)境要求為環(huán)境溫度在-20～55℃；相對(duì)濕度≤93％；大氣壓強(qiáng)為50～106 kPa。

2 電子胸卡的工作原理
電子胸卡主要包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件電路部分包括LPC1112主控芯片、LED點(diǎn)陣顯示電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、USB接口電路和SWD調(diào)試電路等。軟件部分主要包括主控界面更新內(nèi)容顯示、控制動(dòng)態(tài)顯示效果的代碼編寫。通過按鍵，選擇顯示信息的動(dòng)態(tài)效果(如上下移動(dòng)、左右移動(dòng)、中分、雪花等不同的顯示效果)，以及改變移動(dòng)速度或閃爍。其通過USB接口傳輸文件信息。

3 電子胸牌設(shè)計(jì)方案
2010年初，恩智浦(NXP)公司推出了基于ARM 32位Cortex—M0內(nèi)核的LPC1100 MCU系列芯片，其中LPC1112性能卓越、簡(jiǎn)單易用、功耗低，它以8位處理器的價(jià)位實(shí)現(xiàn)了32位處理器的性能。該系統(tǒng)的主控芯片采用基于Cortex—M0內(nèi)核的NXP公司的LPC1112芯片，外設(shè)包括LED點(diǎn)陣顯示屏、電源電路(可由電池供電)、鍵盤、UART接口以及USB接口等。硬件電路框圖如圖1所示。