点阵书写显示屏

1、4/15/2019第11页共11页LED点阵书写显示屏摘要 近年来，点阵LED显示屏广泛地应用于金融业、 邮电行业、广告业等各种 广告发布和信息显示系统。LED显示屏利用发光二极管点阵模块或像素单元组成 的平面式显示屏，它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对 室内外环境适应能力强等优点。本系统以高速单片机AT89S52为核心，设计并制作了一个基于 16X16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、

2、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。设计方案运用了3-8线译码器和反相器74LS04驱动点阵的行和歹I，通过单片机的控制实现各种显示功能。关键词：LED点阵AT89S52 74LS04 光笔1、设计任务分析设计并制作一个基于32X32点阵LED模块的书写显示屏，其系统结构如图1 所示。在AT89S51微控制器的管理下，LED点阵模块显示屏工作在人眼不易觉察 的扫描微亮和人眼可见的显示点亮模式下；当光笔触及LED点阵模块表面时，先 由光笔检测触及位置处LED点的扫描微亮，再依据功能需求决定该坐标处的 LED 是否点亮至人

3、眼可见的显示状态（如图1中光笔接触处的深色LED点已被点亮）， 从而在屏上实现“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。点阵模块控制器2、方案论证与比较2.1 核心控制模块的的选择核心控制模块是系统的大脑，控制着系统的所有输入输出、计算、判断与决 策。“LED点阵书写显示屏”检测精度要求高且数据存储容量大，选择适合的控 制模块，能确保其快速是实现稳定及达到系统要求的基本条件。这里我们选择使用ATME公司的51系列单片机。此系列单片机使用广泛、容易 控制、与我们所学相同，虽然它的运算速度相对较慢、存储容量小，难以存储大 容量程序及数据，但已能满足系统要求故我们

4、选择了ATME公司的51系列单片机。2.2 光笔设计的方案选择光笔设计的关键是选择合适的传感器件，只有具有很高的灵敏度和一定的响 应时间的传感器才能完成系统的要求及功能。方案一：采用核心部件为光敏电阻制成的光笔检测系统。光敏电阻是将光能 转换为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

5、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。2.3 显示方案的选择2.3.1 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。2.3.2 液晶显示模块的选择方案一：采用SMCA1602f行口液晶显示器，其功耗低且使用

6、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LCM3011晶显示器，其是用行口显示，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。2.3.4 点阵显示模式方案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。3.系统设计3.1 系统总体设计本设 计以AT89S51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：按键单片机AT8

7、9S51电源电路图2系统框图LED点阵驱动显示光笔检测LCD显示由AT89S51组成的主控电路部分的设计3.2 光笔的设计及单元参数的设计在一空的笔壳内，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，然后将整个电路装进笔壳内。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。其结构如图3所示:放大电路图3光笔结构图图4光笔放大电路3.3 驱动及显示模块的设计图5显示驱动电路图6点阵显示模块4部分元件介绍4.1 74LS138 为 3 线8 线译码器，共有 54/74S138 和 54/74LS138 两 种线路结构型式。其工作原理如下：当一个

8、选通端（E1）为高电平，另两个选通端（E2）和/（E3）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在 Y0至Y7对应的输出端以 低电平译出。比如： A2A1A0=110时，则Y6输出端输出低电平信号。利用E1、E2和E3可级联扩展成 24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配1615141312 11 10 974LS1381 2 3 4 5 6 7 844 4品国年的GND4.2 74LS04 是6非门(反相器)它的工作电压5V,它的内部含有6个c oms反相器，74LS04的作用就是反相把1变成0

9、,或是把0变成1,下面是芯片 的管脚图VCC6A6Y5A5Y4A4Y. .ri.1_1.rn _ r_i _ i)口 _. ti _141312111098)74LS0412345671IL_JIIIIII!_U1A1Y2A2T3A3YGND反相器74LSC4引脚阻D ua 1-1 n-Line Pac ka-g e M ¥1 A4M ¥«r-(X>-|rfxHi i F ； - . | 1 t |iAlVIAl*3AJ*】 QM74LS04内部结构图5系统调试6总结 经过我组成员艰苦奋斗一周时间，现已基本完成了系统的设计以及各种调试，完成了任务设计的基本要求实现“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。7参考文献EDAft术，主编：张定祥，成