新颖蓝牙技术的LED点阵屏设计

系统对单片机时钟的精度和温度稳定度都没有特别要求，可以直接使用C8051F410 单片机内部自带的时钟振荡器，而无需外接振荡器。使用时要注意的是，是芯片工作电源是从Vregin 引脚引入（ + 3. 3V） ，VDD 是内部基准电压输出引脚，VIO 是I /O 口作为数字引脚时的电源输入引脚。电路设计时必需在紧靠这3 个引脚的位置布上滤波和退耦电容（ 4. 7μ 和104p） .P1. 0~ P1. 3 是显示屏的控制线CLK、SCLK、R 和OE; P1. 7、P0. 0 ~ P0. 2是字库芯片控制线，采用SPI 接口； P2. 0 和P2. 1 是显示屏的行扫控制线A 和B; P0. 4 和P0. 5 是串口通信线，与蓝牙模块连接。这12 根引脚都需配置为数字引脚。最小系统电路如图3 所示。

　　图3 C8051F410 单片机最小系统

　　2. 2 蓝牙模块

　　2. 2. 1 模块选择

　　选用蓝牙模块的要求是： 价格便宜、体积小，使用方便。符合条件的蓝牙模块产品很多。设计选用的是南京国春电气生产的GC - 02 蓝牙模块，这是款高质量的CLASS2 蓝牙模块。此蓝牙模块内部带有对象交换协议（ OPP） 文件接收功能，只要上电后，就可被手机蓝牙识别，并可成功配对建立连接，接收手机蓝牙传输的文件。

　　GC - 02 蓝牙模块共有29 个引脚，可通过SPI 接口或UART接口与单片机通信。本系统单片机选择UART 方式与GC - 02进行通信。蓝牙模块处于待机模式时，已配对过的手机向蓝牙模块发送文件，未配对的手机需先进行配对，输入正确的PIN 码（ 即配对密码） 即可配对。此蓝牙模块的出场厂PIN 码是"1234"，其PIN 码可通过向蓝牙模块发送指令进行修改。

　　2. 2. 2 电路设计

　　单片机通过引脚P0.4 和P0. 5 与蓝牙模块GC- 2 的串口（ 12 脚和13脚） 进行通信，蓝牙模块的其他功能未用。单片机与蓝牙模块的连接如图4所示。

　　图4 单片机与蓝牙模块的连接图。

　　2. 3 字库芯片

　　2. 3. 1 芯片选择

　　由于使用中显示的内容需要经常更换，采用文字"取模"获得显示数据的方法显然行不通，在显示电路中存储字库或采用字库芯片是个可行的办法。设计采用字库芯片，选择GT21L16S2W 标准汉字字库芯片。

　　GT21L16S2W 是一款内含11 × 12 点阵和15 × 16 点阵的汉字库芯片，支持GB2312 国标简体汉字（ 含有国家信标委合法授权） 、ASCII 字符及GB2312 与Unicode 编码互转表。排列格式为横置横排。根据字符点阵在芯片中的地址，就可从该地址连续读出字符点阵信息。

　　以15X16点阵汉字为例，汉字信息需要32 个字节（ BYTE 0- BYTE31 ） 来表示，点阵的数据是横置横排的，其具体排列结构如图5.每个汉字在芯片中是以汉字点阵字模的形式存储的，每个点用一个二进制位表示，存1 的点，当显示时可以在屏幕上显示亮点，存0 的点，则在屏幕上不显示。点阵排列格式为横置横排： 即一个字节的高位表示左面的点，低位表示右面的点，排满一行的点后再排下一行。这样把点阵信息用来直接在显示器上按上述规则显示，则将出现对应的汉字。15X16 点阵汉字存储在00000H ~3B7BFH 的芯片地址范围中，只要知道汉字的内码，就可计算出汉字显示数据的首地址。

　　图5 汉字点阵排列格式

　　2. 3. 2 接口电路

　　字库芯片GT21L16S2W 的各引脚功能如下： 1、2、5、6 脚是SPI接口，其中： 1（ CS#） 为片选输入，2 （ SO） 为串行数据输出，5（ SI） 为串行数据输入，6（ SCLK） 为串行时钟。

　　7 脚（ HOLD #） 为总线挂起，该信号可用于在片选信号有效期间暂停数据传输。单片机通过引脚P0. 0 ~ P0.2 以及P1.7 与字库芯片进行通信，读取显示数据。HOLD#引脚悬空，Vcc 工作电源为3. 3 V.单片机与字库芯片的连接如图6 所示。

　　图6 单片机与字库芯片的连接图。

　　2. 4 LED 点阵屏与单片机的连接

　　点阵屏选择的是市场上应用最为广泛的P10 单红户外单元板。该模块具有高稳定性，高亮度，颜色均匀等特点，进行的扫描方式是1 /4 扫，控制方法简便，有利于优化软件设计，采用点阵单元可以根据需要进行拼凑，灵活性强。LED 点阵屏与单片机的连接如图7 所示。其中，OE（ P1. 3） 为使能信号，连接74HC138，用于亮度控制，也可用于显示屏消隐。只要调整它的占空比就可以控制亮度的变化。ABCD 为行扫描信号，A 是最低位，如果ABCD信号全用上，控制扫描的最大范围是16 行，1 /4 扫描中只要AB（ P2. 0 和P2. 1） 信号就可以了。当行控制信号出现异常时，将会出现显示错位、高亮或图像重叠等现象。

CLK（ P1. 0） 为移位脉冲，每一个脉冲将数据移入或移出一位。当时钟信号有异常时，会使整板显示杂乱