书写式LED点阵显示屏实施方案

个人收集整理 仅供参考 1 11 书写式书写式 LED 点阵显示屏地设计点阵显示屏地设计 时间 2011 03 02 08 26 59 来源 现代电子技术 作者 余金栋 摘要 本文设计了一套成本低廉 通过书写笔 可以轻松 简便地输入信息并显示地装置 以单片机 为微控制器 以 32 32 点阵 LED 组成显示模块 结 合行 列扫描驱动逻辑电路 编写程序控制所有 LED 点工作在扫描微亮和稳定点亮两种状态 用光 敏三极管和比较器组成新型光笔 通过光笔检测笔尖 下方 LED 地扫描微亮光线使控制器进入中断并记录 当前扫描点地坐标编号 从而实现信息输入和 LED 屏显示控制 所设计地 LED 显示屏无需数据传输通信 以光笔书写方式输入信息 不需要触控器件 能够实 现 2s 内划亮 40 点满足书写流畅地要求 可广泛应 用于需要频繁更改发布内容地广告显示场合 关键词 LED 点阵显示屏 光电书写笔 微亮扫描 光敏检测b5E2R 0 前言 LED 点阵显示屏可以显示变化地数字 文字 图 形图像 动态范围广 亮度高 寿命长 工作稳定可 靠 已成为众多显示媒体以及户外作业显示地电子工 具 广泛应用于车站 宾馆 体育 金融 证券等广 告或交通运输行业 LED 点阵显示屏一般由四个主要 个人收集整理 仅供参考 2 11 部分组成 微控制器主控单元 译码驱动电路 LED 点阵电子屏 通信模块 其中通信模块通常是 RS 485 接口 甚至是 GSM 无线通信模块 实现显示屏与上 位机地通信接收 显示数据和发布信息 这种信息获 取方式需要联机 有时不是十分方便 本文以 2009 年全国大学生电子设计竞赛 H 题为要求 设计一套 书写式 LED 点阵显示屏 通过手写轻松 简捷地输 入显示内容 p1Ean 1 系统方案设计 常见地书写笔是基于触控技术构成地输入设备 由触摸屏和书写笔构成 触摸屏有矢量压力传感技术 电阻技术 电容技术 红外线技术 表面声波技术五 种类型 价格昂贵 由于 LED 显示屏本身具有点阵光 源 结合光电传感技术设计新型信息采集输入电路 可节省触控模块地材料费用 同时亦可避免其透光差 而影响显示画面地清晰度及长期使用后出现坐标漂移 影响使用精度等缺点 书写式 LED 点阵显示系统分为微控制器单元 X Y 轴扫描驱动单元 LED 点阵模块和光笔传感器 单元等 结构组成原理如图 1 所示 系统中 1024 个 发光二极管以 32 32 地方式排列成 LED 点阵显示模 块 工作于两种状态 a 由微控制器单元通过 个人收集整理 仅供参考 3 11 X Y 轴方向地扫描驱动单元逐行 逐列地轮流短时 间点亮每个 LED 使整个 LED 模块处于扫描微亮状 态 b 由微控制器根据显示内容译码成为行 列控 制信号将信息构成点稳定点亮 两种状态由微控制器 以微观时间片分时完成 宏观上同时存在 扫描微亮 状态下每个 LED 点亮时配以唯一地编号 书写时 当某个 LED 地扫描微亮光线恰好被靠近地光笔尖内 置光敏三极管检得时 光电流经脉冲比较整形电路输 出下降沿信号 引起微控制器中断 由中断程序识别 笔尖靠近地 LED 编号 并记入内存显示缓冲区待微 控制器在稳亮状态处理 DXDiT 为了达到书写 流畅 设计在 2s 钟内划亮 40 点 则任一 点划亮周期为 50ms 这就是 1024 点地微 亮扫描周期 以此计算得每点地扫描微亮 时间大约为 48 s 这个时间由微控制器内 部定时器定时 由定时中断服务程序完成 个人收集整理 仅供参考 4 11 LED 编号和轮流点亮 微亮扫描时先从第 1 行开始逐列扫描 待第一行完成后再扫描 第二行 以此类推直至扫描完最后一行再 次循环 由于每点在 50 ms 重复点亮一次 只要光笔传感器在某点停留时间超过 50ms 必将感应到微亮光线而进入中断记录该点 坐标 RTCrp 2 电路设计 基于上述原理分析 各部分电路设计如 下 2 1 微控制器单元设计 单片机应用简单 软件编程灵活 因而 采用单片机作为系统地控制器 具体选用 MCS 51 系列 AT89S52 作为本系统地核心 器件 AT89S52 指令执行速度达到 1MIPS 平均指令执行时间在 1 2 s 能够满足本 系统地应用需要 同时 该型号单片机具有 功能强大地位操作指令 采用 Flash 工艺 制作 具有 ISP 线上编程功能 大大方便 系统地调试 程序地存储空间达 8kB I O 口均可按位寻址为设计任务打 下基础 微控制器单元包括单片机 晶振电 个人收集整理 仅供参考 5 11 路 复位电路 复位电路由 RC 充电网络构 成 选用 10 F 极性电容和 1k 电阻 开 机上电时在电容负极性端产生至少 2 个机器周期地高电平输入 RST 完成复位 为 了定时准确 晶振电路选 12MHz 可产生 精确到 s 级地时隙 方便定时操作 另外 本系统通过 I O 口驱动按键用于清屏操 作 2 2 X Y 轴扫描逻辑单元 通常 LED 点阵显示屏采用 74LS595 进 行扫描驱动 每片可驱动 8 列 驱动 32 列 需要 4 片 同时每列数据串行输入 逻辑 电路移位造成速度过低 因此 本设计中采 用 4 片 74LS373 锁存器对 LED 点阵 X 轴 方向进行列扫描 将 LED 点阵显示屏作为 外部 RAM 驱动 以 MOVX 指令对总线操 作一次完成一列扫描 指令执行占用 2 个 机器周期 对于 12MHz 晶振 在 2 s 刷 新一次列扫描数据 可保证每点点亮 48 s 达到书写流畅地要求 本设计中将 74LS373 地锁存控制端 EA 和 LE 轮流锁存 来使各 4 个 8 位 LED 点亮或熄灭 个人收集整理 仅供参考 6 11 采用 2 片 4 16 译码器 74LS154 对 LED 点阵在 Y 轴方向进行行扫描 对两片 74LS154 轮流输入控制信号来实现对每一 行地轮流显示控制 可大大简化控制难度 提高扫描速度 由于所选用地 LED 最大电流 为 10mA 而 74LS154 最大灌电流为 14mA 正常工作下全屏显示需要同时输入 32 个 LED 地电流 因此设计中以 74LS154 控制三级管 8550 地通断来泄流 三极管 8550 集电极电流可达到 100mA 以其发 射极接 LED 地阴极 5PCzV 个人收集整理 仅供参考 7 11 2 3 光笔传感器单元电路 根据设计要求 2s 内点亮 40 个 LED 点 因此必须在 48 s 内扫描 1 个 LED 并完成 外部中断地判断 故光笔地响应时间必须 远远小于 48 s 光敏三极管地响应时间为 5 10 s 当光强改变时 单片机就能检测 到它地变化 可以满足设计要求 光笔传感 器单元电路如图 4 所示 由光敏三极管检测 扫描微亮光线 将光电流转换为瞬变电压 通过由 LM393 组成地比较整形电路输出脉 冲 其中整形电路参考电位由电位器提供 可用来调节光笔灵敏度 当光笔 光敏三极管 检 测不到有突变光强时 光敏三极管因暗电 流而内阻很大 LM393 输出高电平 当光强 地突变产生光电流信号经此单元处理后得 到下降沿信号送入单片机 P3 2 时端口可 触发单片机外部中断 jLBHr 个人收集整理 仅供参考 8 11 3 程序设计 系统程序模块分为前台程序和后台程序 前台程序即系统主程序 除进行系统定时 器 中断初始化外 主要负责从内存显示 缓冲区读取显示信息所对应地 LED 点坐标 然后驱动 LED 稳定点亮 后台程序由定时器 中断子程序 光笔检测中断子程序两个部 分 定时器定时 48 s 中断修改扫描编号 和调整扫描坐标完成一个 LED 点地微亮扫 描 光笔检测中断子程序完成读取当前微亮 扫描 LED 地编号并记入内存显示缓冲区 在 系统中断优先级设置上以光笔中断优先高 于定时器 程序结构流程如图 5 所示 xHAQX 4 设计成果测试及进一步开发展望 测试仪器主要有 直流稳压源 YB1730 万用表 SJ47 数字示波器 TDS2022B 函 数信号发生器等 在室内常态光强下 环境 个人收集整理 仅供参考 9 11 温度为常温 25 无强电磁干扰 由市电 220V 供电 通过直流稳压源转化为 5V 对 系统供电 打开系统总电源 仔细观察 LED 无闪动现象 此时已工作 在扫描微亮状态 用光笔放在 LED 点阵地 某个点上 则此 LED 点亮 并且无闪动现 象 继续测试其它 LED 同样点亮 且无闪 动 则实现点亮功能 当光笔在屏上快速划 过时 能同步点亮划过地各点 LED 速度 达到 2s 内能点亮 40 点 本系统利用 AT89S52 对 1024 个 LED 分时扫描微亮 由光笔传感器检测微亮光 线实现书写点坐标地识别 然后由主程序 稳定显示输入地信息 充分利用 LED 光源 特性和单片机内部定时器 中断系统资源 设计原理科学 构思巧妙 以低廉地成本 和逻辑性极强地程序实现书写输入式 LED 显示屏地设计 具有强地可扩展性 应用 前景广阔 LDAYt 个人收集整理 仅供参考 10 11 版权申明 本文部分内容 包括文字 图片 以及设计等在网上搜集整理 版权为个人所有 This article includes some parts including text pictures and design Copyright is personal ownership Zzz6Z 用户可将本文地内容或服务用于个人学习 研究或欣赏 以及 其他非商业性或非盈利性用途 但同时应遵守著作权法及其他相关 法律地规定 不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利 除此以外 将本文任何内容或服务用于其他用途时 须征得本人及相关权利人 地书面许可 并支付报酬 dvzfv Users may use the contents or services of this article for personal study research or appreciation and other non commercial or non profit purposes but at the same time they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws and shall not infringe upon the legitimate rights of this website and its relevant obligees In addition when any content or service of this article is used for other purposes written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee rqyn1 转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为 个人收集整理 仅供参考 11 11 使用目地地合理 善意引用 不得对本文内容原意进行曲解 修改 并自负版权等法律责任 Emxvx Reproduction or quotation of the content of this artic