LED点阵书写显示屏
本系统以高速单片机STCF1132为核心，设计并制作了一个基于32×32点阵LED模块显示屏。该点阵可以实现扫描微亮和显示点亮两种工作模式，能够通过自制光笔检测在点阵处于扫描微亮状态时获取其行列坐标信息，并能通过液晶显示出来，同时能依据功能要求控制检测点处LED的亮灭，在屏幕上实现“点亮、划亮、反显、整屏擦除、笔画擦除、连写多字、对象拖移”等书写显示功能，并且通过按键可以实现不同功能之间的切换。同时还能够根据环境光强的变化，自动连续调节显示屏上显示的亮度。设计方案运用了4-16线译码器74HC154驱动点阵的行和列，通过单片机的控制实现各种显示功能，显示屏亮度的自动调节采用光敏电阻检测环境光强，通过A/D转换、D/A转换实现对显示亮度的自动调节。
电能的一种传感器件，它是构成光电式传感器的主要部件。光敏电阻结构简单、使用方便、价格便宜，但经调试发现其响应时间长，不易检测。
方案二：采用光敏二极管，与光敏电阻相比有较好的高频特性，具有一定的可靠性，功耗低.相比于光敏电阻而言灵敏度较差，需要较高倍数的放大器才能实现精准识别的效果。
方案三：采用光敏三极管，其工作原理与光敏二极管相似。但光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。所以其灵敏度更高，响应时间快。
基于以上分析，我们采用光敏三极管作为光笔的检测部件。
3．显示方案的选择
(1)显示种类的选择
方案一：采用LED数码管显示器。LED数码管亮度高，醒目，但是其电路复杂，占用资源较多，显示信息量较小。
方案二：采用LCD液晶显示器。LCD有明显的优点：微功耗、尺寸小，超薄轻巧、显示信息量大、字迹清晰、美观、视觉舒适。使整个控制系统更加人性化。
基于上面的比较分析和现有的LCD器件，选用方案二。
(2)液晶显示模块的选择
方案一：采用SMCA1602并行口液晶显示器，其功耗低且使用方便。但占用的I/O口线较多，而单片机I/O口资源有限。
方案二：采用LCM301液晶显示器，其是串行口显示，所需I/O口较少，节省了资源，焊接电路时也较为方便。本设计使用的I/O口比较多，基于以上分析，我们选择方案二。
4．点阵显示模式方案的选择
方案一：采用PWM调制方式，用软件来控制点阵的点亮与熄灭。但考虑到实现设计的要求需大的存储空间，为节省资源我们放弃了这种方案。
方案二：将点阵的驱动电源分为两路，一路为正常电压，另一路通过硬件电路调节恰好能使点阵处于微亮状态。结合软件实现点阵的显示模式的改变。这样节省了资源的同时，也节约了时间。
基于以上分析我们选择了方案二。
本设计以STCF1132为核心部件结合按键、LCD显示、光笔检测及LED点阵驱动显示等部分组成。系统框图如图2所示：
|
MCU |
|
驱动电 路 |
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LED点阵 |
|
光笔检 测 |
|
按键 |
|
LCD 显示 |
|
光强检 测 |
图2 系统框图
2．单元模块的设计及参数计算
（1）光笔的设计及单元参数的设计
在一空的笔壳内，将光敏三极管放置在笔壳底端，光敏三极管的引脚从一个与其直径等宽的空管引出至空管的顶部，并在其中一引脚中接一弹片，在接近的地方用铜片贯穿空管且正好卡在笔管的内部。与此同时，用一弹簧套在空管外部，并将其底不固定，这样，当笔管在点阵屏上上下抖动时，内部光敏三极管就能很好的检测了。其结构如图3所示：
图3 光笔的结构图
为了能使设计的光笔更好的检测，我们设计了如图4所示的内部电路图。其基本原理是基于光敏三极管，通过电压比较器传输到单片机系统，进而实现光笔的检测。
图4 光笔电路图
（2）32×32LED点阵的连接及驱动控制电路
经分析要想得到32×32的点阵需要用16个共阳型8×8点阵（其引脚图如图5所示）来构建。其方法是将点阵对应的行线和列线分别进行连接，使每一条行线引脚接一行32个LED，列线也相同。
图5
分别将两片74HC154四-十六译码器的Y0-Y15端口与32×32LED点阵的列的高低位相连，74HC154的输入端口A、B、C、D、G1、G2与对应的单片机I/O口连接。单片机先通过74HC154的G1、G2片选端口实现信号的选择输出，从而实现列的扫描，电路如图6a所示。与列的驱动相比，行的驱动有所不同。分别将两片74HC154经过反相器后与每行相连接，而每片74HC154的G1、G2片选端由单独的I/O口来控制。用一个+5V电源分成两路对接好的点阵供电，目的是通过单片机控制一路用于点阵的扫描微亮，另一路用于点阵的显示点亮。其电路图如图6b所示:
图6a LED点阵列的驱动电路
图6b LED点阵行的驱动电路
（3）显示电路部分功能及原理
为了满足系统在工作时能准确显示光笔对应亮点所处的行列坐标值，我们采用型号为LCM103的液晶显示器显示。LCM103为10位多功能通用型8段式液晶显示模块，内含看门狗时钟发生器2种频率的蜂鸣驱动电路内置显示RAM，可显示任意字段笔画划3-4线串行接口可与任何单片机接口。其接口应用模块如图7所示：
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