基于TLC5947的旋转LED屏显示控制器设计

2系统软件设计

2.1　点亮点线圆的设计及其算法和公式

　　点设计主要应用直角坐标到圆坐标转换[8]，通过坐标转换点亮任何位置的灯。线设计源于点设计，在点设计基础上采用Bresenham直线演算法画出所需的直线、斜线、曲线。在线设计基础上衍生出矩形绘画、绘图、填充等功能。

　　程序初始化完了，接着定义由直角坐标转换到极坐标，在程序中将弧度转到角度，在转换的时候考虑到会有负数数据的输入，加入360+0.5均是为了优化程序，防止出现误差。程序中距离r=x2+y2，角度a=180×arctanxyπ+360+0.5。

　　直角坐标到圆坐标转换算法如下[9]：
void ConCoor(int x,int y,int *rad,int *angle) {
double r,a;
r=sqrt(x*x+y*y);
a=(180*atan2(x,y))/PI+360+0.5;
if(a>=360)
a=a-360;
(*rad)=r;
(*angle)=a;
}

　　直角坐标转换完后，可以设置点的亮灭，接着用Bresenham直线演算法画出直线。
　　程序的整体流程如图2所示。系统上电后，首先读取系统的初始状态，设置ARM和TLC5947的工作状态，开启无线通信；然后等待旋转屏幕稳定，初始化菜单，等待输入指令；利用Qtouch控制传输命令到STM32F103,执行指令（用户交互过程）；执行用户命令操作。

2.2　TLC5947芯片时序

　　TLC5947时序如图3所示，芯片的主要控制引脚有4个[10]：数据输入端SIN、外部时钟输入端SCLK、灰度寄存器控制端XLAT以及输出控制端BLANK。通过数据输入端口将所需要的灰度数据送到SIN端，然后通过控制时钟信号SCLK将数据写入到芯片内部的灰度数据移位寄存器中，之后通过控制灰度寄存器的控制端XLAT的高低电平变换实现芯片TLC5947内部灰度数据的更新。当XLAT引脚的电平发生变化而产生一个上升沿时， TLC5947内部灰度数据将被更新一次，即图3中Grayscale LatchData 中被重新写入数据。芯片的数据输出分两部分，一部分是串行数据输出和恒流源数据输出。串行数据输出是接在灰度数据移位寄存器之后，当寄存器的数据满256位时，可以根据SCLK时钟的变化通过一个DQ触发器将数据从串行数据端口SOUT端输出，这一端口主要是芯片级联时后一级芯片的数据输入；而恒流源数据输出OUT0~OUT23则是通过输出控制端口BLANK和芯片内部自带时钟Oscillator Clock来共同控制，其中输出电流大小则可以通过芯片的VREF引脚的外接到地电阻来控制，根据外接LED的自身限流参数，保证LED正常工作。本系统中采用的是3.2 kΩ电阻，所以该芯片的控制主要是4个引脚端口的控制，操作上比较简单方便。

图2　程序的整体流程

3　结论

　　实验中，通过主控制器STM32F103对两片级联的TLC5947芯片进行了测试，外围电路连接的是三色LED灯，外界供电电压为5 V稳压源，转换之后系统的供电电压为3.3 V稳压源。当写入相对应的程序控制字时，三色LED灯能够正确显示，单一色、混色两种工作模式均成功得以实现。而且LED灯之间的变化时间可以通过程序来控制，只要主控制器的时钟频率合适，变换时间均在人眼识别能力之外，这样就可以通过改变不同的程序控制字来实现全彩LED屏的设计。

图3　TLC5947时序图