基于STC89C58单片机的LED点阵写显示屏的解决方案

0简介

近年来，点阵式LED显示器使用点阵模块或由发光二极管组成的像素单元来形成可变面积显示屏幕，该屏幕具有高可靠性，长寿命，强环境适应性，高性价比. ，并使用. 低成本等特点，已成为大量的显示媒体和电子工具用于户外工作的展示，广泛应用于车站，旅馆，金融，证券，邮电，体育等广告或运输等行业. 目前，有很多方法可以实现LED显示屏的设计. 该设计基于STC89C58微控制器，该微控制器使用自制的光笔中红外光电晶体管检测在光笔触摸位置的红色LED灯的照明. 通过按键设置的不同工作模式控制着LED显示屏，从而实现照明，滑动，倒车显示，清晰屏幕，笔划拖动和交替显示等功能.

1个系统设计计划

使用两种颜色的LED点矩阵（红色和绿色）模块形成一个32×32 LED点矩阵屏幕. 其中，红色LED用于微亮度扫描检测，绿色LED用于显示，红外光电晶体管用于制作光笔. 在测试过程中，一个个地点亮红色LED. 当LED点亮时，如果此时将光笔放在LED上，此时红外光电晶体管的电阻将发生变化. 当电平变化时，微控制器可以在检测到信号变化时确定光笔的当前位置.

该解决方案简单易行，判断光笔位置灵敏度高，抗干扰能力强. 使用双色点矩阵和红外光电晶体管可以有效地减少环境可见光的干扰，并在光笔中显示LED（绿色）光到光电晶体管.

2系统结构和单元模块设计

2.1总体系统框图

该系统主要由微处理器STC89C58、32×32双色LED点矩阵显示器，光笔和检测电路，外部光强度检测电路，按键输入电路和LCD显示模块组成. 系统硬件框图如图1所示.

单芯片STC89C58具有1 KB的片外RAM，可以满足保存四屏显示信息的要求. 单芯片具有成本效益. 系统原理图如图2所示.

2.2电笔和检测电路

红外笔用于制作光笔. 光笔的检测电路如图3所示. 在该图中，Q2使用红外光电晶体管完成对32×32点矩阵红色LED灯点亮或熄灭的检测. R6和RP1用于限制Q2的电流. 此外，可以调节RP1以增加或减小输出R7，R8用于向U3A（比较器）的同相端子提供参考电压值，并将其与从收集到的信息输出中得到的电压值进行比较（U2 > U3，U1 = Umin），R12是U3A输出上拉电阻. 工作原理如下: 当红光照射在红外光电晶体管上时，红外光电晶体管的电阻变小，并且红外光电晶体管的发射极电压增加. 此时，引脚2的电压高于引脚3的电压，比较器1端子的输出为低. 当电容器C11充电一段时间后，比较器引脚2的电压低于引脚3的电压，比较器1的输出为高. 因此，当检测到光信号时，电路将产生脉冲信号. 由于在电路上增加了耦合电容器，可以有效防止环境影响光笔.

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在此系统中，电笔是非常重要的链接. 为了更好地工作，必须添加适当的抗干扰措施. 在信号传输方面，使用了屏蔽的同轴软铜线，并在红增加了黑色的热缩管. 红外光电晶体管的直径小于单个LED灯的直径，以确保减少来自外部红外线的干扰.

2.3 LED两色点矩阵显示及驱动电路

LED两色（红色，绿色）点矩阵类型很多. 最常用的是4×4、8×8、16×16型模块. 此设计需要32×32的双色显示屏，并且显示屏的亮度体积由设计人员定义. 考虑到购买因素，选择了由16个8×8双色点矩阵模块组成的32×32点矩阵显示器. 74HC154和74HC595芯片用于驱动显示器. 串行端口在模式0（快速）下工作. 信息会迅速发送到74HC595.

LED是非线性组件. 当LED两端的电压达到一定值时，流经LED的电流将急剧上升. 考虑32×32点矩阵由1,024个发光二极管组成. 当它们同时点亮时，电流很大，因此必须考虑电源容量. 通常，LED的电流值为5〜20 mA，最大值为20 mA，两行同时点亮，即: I = 20×64 = 1 280mA.

2.4外部光检测电路

外部光检测电路如图4所示. 该电路使用与固定电阻器R9串联的光敏电阻RP将光变化转换为电压变化. 该电压信号由芯片AD833进行模数转换（A / D），然后发送到单片机进行处理，以控制亮度调节.

根据分压原理，有:

可以看出，选择不同的R9电阻值可以改变Vin的大小，从而使输入信号在适当的范围内. 光阻器RP的电阻值随着光从3到4kΩ的变化而变化. 根据上面的公式，可以计算出R9为3至4kΩ，R9 = 4kΩ.

2.5超时和低功耗设计

超时和低功耗设计是通过软件实现的. 时间常数是通过按键设置的. 如果在设置的时间内光笔不触摸显示屏或未按任何键，则所有显示屏都将关闭，以使系统进入睡眠状态并降低功耗. 按下键后，系统将恢复操作.

3系统软件设计

系统软件用C语言编写. 该软件是在KeilμV3编程环境中编写和调试的. 为了方便编写和调试，该程序采用模块化设计，根据按钮，光笔扫描，LED点矩阵显示，LCD液晶显示，亮度调节等功能进行设计，大大简化了设计调试程序并节省设计周期.

系统主程序流程图如图5所示. 主程序开始初始化内部功能寄存器，端口，LCD显示模块等led点阵书写屏程序，然后执行光笔位置扫描，LED显示缓冲区数据更新，LED点主回路中的矩阵输出，LCD模块输出，可见光亮度检测和低功耗判断. 等功能. 在定时器中断子程序中执行键扫描，以完成对显示模式的识别，并且在LCD模块上显示相应的显示模式信息和光标坐标.

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4系统测试

该设计的测试要求和结果如表1所示.

测试结果表明，该系统可以实现设计所需的主要功能，例如照明，刮擦，反向显示led点阵书写屏程序，清晰屏幕，笔画拖动，旋转显示，显示亮度调整和睡眠模式.

5结论

该系统主要由微处理器STC89C58、32×32双色LED点阵显示器，光笔及检测电路，外部光强度检测电路，按键输入电路，LCD显示模块等部分组成. 该系统可以实现主要功能，例如照明，轻扫照明，反向显示，清晰屏幕，笔划拖动，交替显示，显示亮度调整和睡眠模式. 在系统设计过程中，软件和硬件的结合可以充分发挥软件编程的灵活性，并最大限度地利用单片机的硬件资源. 该系统性价比高，运行稳定，能耗低，显示效果好.

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