基于TLC5947的旋转LED屏显示控制器设计

摘要：为了更好地利用基于视觉暂留原理(POV原理)的旋转式线阵LED显示屏技术，采用Qtouch触摸技术与旋转LED屏相结合的方法，设计了一款基于TLC5947和ARM Cortex-M3核STM32F103的低成本、低功耗、高分辨率的LED屏显示控制器。实验结果表明，该旋转LED屏幕能够实现时钟、文字的显示功能，并能够在Qtouch触摸信号的控制下实现各种显示状态的切换工作。
关键词：TLC5947；ARM Cortex-M3；显示控制器；LED

引言
在各种设备中，显示设备占有重要地位，少了显示设备就像人少了眼睛，很多内在的东西都看不见。显示设备很重要也很常见，然而它的外形总是那么单调，像一个个的模型。旋转LED屏以其新颖、可视角360°吸引了电子狂热者的眼光。本项目是通过主控芯片STM32F103，将触摸技术与旋转LED屏幕相结合，可以实现时钟的变换，还可以利用触摸技术在旋转LED上玩一些小游戏，让旋转LED不再只是单一的观赏性的技术。
旋转LED显示屏是一种通过同步控制发光二极管(LED)位置和点亮状态来实现图文显示的新型显示屏，因其结构新颖、成本低、可视视角达360°而得到了迅速的发展。目前，常见的LED显示屏都是采用扫描方式进行显示的，其实现原理是在不同时间段内控制不同批次的LED轮流点亮，根据人眼的视觉暂留特性，当扫描帧频达到24Hz以上时，人眼便感觉不到扫描过程，而是一幅稳定的图像。旋转显示屏则是通过控制一行或一列LED快速移动位置和改变点亮状态来实现图形的显示，如果LED在各位置循环变换速度足够快，同样可以显示出一幅稳定的图像。 POV原理(即视觉滞留原理)将它用于显示屏，优势表现在可用少量LED实现传统方式下海量LED才能实现的显示屏。用单片机控制LED，触摸按键提供用户与系统交互。旋转中的LED漂浮在半空中的景观给视觉带来享受。
基于这样的现状和原理，本文提出了基于TI公司TLC5947驱动芯片及STM32F103的旋转LED屏显示控制器设计。该旋转LED屏采用人眼视觉频率滞留原理，制作的旋转LED虚拟屏在微控制器的精确控制下，使用少量的LED便可完全实现传统方式下海量LED才能实现的一种新型显示技术。旋转三基色全彩LED是基于RGB原理，通过改变三种颜色的色调、饱和度、强度可以实现最高36色真彩图片显示，从而使显示更加绚烂夺目。该旋转LED屏与平板式LED显示屏和其他显示器技术(如CRT、LCD、PDP)相比较，旋转式线阵LED屏幕有着成本低、分辨率高、功耗小等几个明显优势。

1 系统硬件设计
STM32F103通过TLC5947与LED连接，用来控制旋转板上LED灯的显示。例如可以通过单片机STM32F103控制LED灯旋转显示时钟模样或各种图形，如果条件允许的话，可以显示一些简单的游戏。LED与ARM处理器相连接，通过ARM处理器对触摸信号的处理来实现LED灯的显示样式的变化，从基态的指针式时钟变为数字显示式以及改变其显示的背景，还可以进行时间的校准操作。TLC5947驱动旋转LED屏显示控制电路如图1所示。