利用ARM LPC1112设计LED电子胸牌

摘要：目前大多数电子胸牌显示方式单一，显示内容不能随意更改，功耗和成本较高，体积较大，不适合随身携带。为了克服以上缺点，本文设计的电子胸牌采用ARM Cortex—M0内棱的LPC1112主控芯片，能够实现8种动态显示方式，通过按键切换显示方式可实现开机自检，并且可通过USB接口方便地更新显示数据。
关键词：LPC1112微控制器；电子胸牌；LED点阵；动态显示

引言
随着LED技术的空前繁荣，LED胸牌备受关注。LED胸牌也叫LED工作牌，是一款新颖的LED贴片点阵“名片”式显示屏，可以显示姓名、性别、工作部门等信息，还可以显示不同速度、不同动作方式的文本及预置图型。它可以吊挂在脖子上或者夹在衣服上，作为公共场所个人及企业身份的证明及宣传之用。LED胸牌既可以显示中文，也可以显示英文。对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，制造成本较低的场合，使用小屏幕LED点阵显示器比较适用。电源大多采用锂电池，锂电池具有使用寿命长、能量较高、重量轻和高低温适应能力强的优点。
目前，大多数LED胸牌的点阵显示系统自带字库，显示效果主要靠硬件扫描来驱动，该方法比较简单，但是显示只能按照预先的硬件设计进行，不能随意改动，因此显示方式单一，显示内容不能随意更改，体积较大不适合随身携带。除此之外，也可使用8位单片机作为核心控制芯片，实现字符、数字、汉字和简单图形的显示。但是由于8位单片机的功耗较大，体积较大，而且运算速度和通信速率都较低，实际显示效果会有比较明显的闪烁感。为了克服以上缺点，本文设计的电子胸牌采用低功耗、小体积、高性能、低价格的基于Cortex—M0内核的LPC1112作为主控芯片，12×36的LED点阵屏能够实现8种动态显示，通过按键切换显示方式能够开机自检，并且可通过USB接口方便地更新显示数据。

1 电子胸牌设计要求
针对市场的实际需要，从使用角度出发，本文设计的电子胸牌是小型的LED显示屏轻巧美观，可以挂在胸前，能够显示汉字或者字符。
1．1 功能描述
电子胸牌挂于胸前主要用于显示姓名以及其他提示信息，例如：
①显示功能：能显示3个汉字或者5个字符，并且包括左移、右移、上移、下移、中分、雪花、固定、动画8种显示方式，具有跑马灯以及闪烁功能。
②上位机能够通过USB口，更新下位机显示数据，更新完成后正常显示。
③两个按键分别实现4级亮度的调整和显示条目的切换。
④具有开机自检功能，开机可进行全屏显示，检测LED点阵有无坏点。
1．2 运行环境说明
工作环境要求为环境温度在5～40℃；相对湿度≤80％；大气压强为86～106 kPa。
存储环境要求为环境温度在-20～55℃；相对湿度≤93％；大气压强为50～106 kPa。

2 电子胸卡的工作原理
电子胸卡主要包括硬件电路设计和软件设计。硬件电路部分包括LPC1112主控芯片、LED点阵显示电路、显示驱动电路、USB接口电路和SWD调试电路等。软件部分主要包括主控界面更新内容显示、控制动态显示效果的代码编写。通过按键，选择显示信息的动态效果(如上下移动、左右移动、中分、雪花等不同的显示效果)，以及改变移动速度或闪烁。其通过USB接口传输文件信息。

3 电子胸牌设计方案
2010年初，恩智浦(NXP)公司推出了基于ARM 32位Cortex—M0内核的LPC1100 MCU系列芯片，其中LPC1112性能卓越、简单易用、功耗低，它以8位处理器的价位实现了32位处理器的性能。该系统的主控芯片采用基于Cortex—M0内核的NXP公司的LPC1112芯片，外设包括LED点阵显示屏、电源电路(可由电池供电)、键盘、UART接口以及USB接口等。硬件电路框图如图1所示。