ZHAOMING GONGCHENG XUEBAO Oct．2011Vol.22No.5
王海燕
高之圣
徐江海
（淮安信息职业技术学院，江苏淮安
223003）
摘
要：本系统以高速单片机STC11F32为核心，设计并制作了一个基于32ˑ32点阵LED 书写显示屏。能够实现
扫描微亮和显示点亮两种工作模式，通过自制光笔实现“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，同时该显示屏还具有坐标显示，能够根据环境光强弱的变化，自动调节显示屏上的亮度，系统还具有休眠功能。关键词：STC11F32；LED 点阵；光笔
Design of LED Lattic Writing Display Screen Based on Chip
Microcomputer STC11F32
Wang Haiyan
Gao Zhisheng
Xu Jianghai
（Huaian College of Information Technology ，Jiangsu Huaian
223003）
Abstract
This system founded on STC11F32，designed and produced a 32ˑ32lattice LED writing displays．It
蚕豆剥皮机can realize two work modes of scanning WeiLiang and display with the light pen by “light ，scratched ，reverse ，completed erase ，stroke erase ，object drag ”and so on．This screen also shows the coordinate．It can adjust the screen brightness automatically according to the change of the environment light．Besides ，the system has the sleep mode．
地下室排水沟Key words ：STC11F32；LED Dot-Matrix ；lightpen
1引言
LED 点阵电子显示屏制作简单，安装方便，被
广泛应用于各种公共场合，但是这种电子显示屏只能做单一的“显示”作用，显示内容的更改、擦除等
功能的实现都要在上位机上实现。能否用LED 点阵显示屏实现“书写”功能，本文基于这一想法，设计并制作一个基于32ˑ32点阵LED 模块的书写显示屏，基本结构如图1。
过图1
LED 点阵书写显示屏系统结构示意图
自制光笔在屏上实现“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。
100照明工程学报2011年10月
2设计方案论证
2.1光笔设计方案
光笔设计是本课题设计的关键之一，需要有很高的灵敏度和快速的响应时间，需要选取合适的光电传感器和检测电路。
方案一：采用光敏电阻作为光电检测传感器，结构简单、使用方便、成本低，但光敏电阻的响应时间较长。
方案二：采用光敏二极管，与光敏电阻相比有较快的响应时间。
方案三：采用光敏三极管，其工作原理与光敏二极管相似，光敏三极管对电信号还有放大的功能，响应时间快，灵敏度更高。故选择光敏三极管作为光笔的检测部件。
2.2点阵驱动方案设计
要实现手写显示功能，需要识别光笔划过的点的坐标，需要对行和列都进行编码扫描，才能确定坐标点，用译码器的输出作为行和列的控制信息。译码器选用低功耗高速芯片74HC154，74HC154是4 16译码器，可以减少电路之间的连线。
2.3控制芯片的选择
控制芯片是系统的核心，光电检测、点阵驱动等功能的实现都由其完成，因此选择合适的控制芯片是设计的关键。
方案一：使用51系列单片机。51单片机应用广泛，比较熟悉，但运算速度相对较慢、内部数据存储器空间较少。
方案二：使用ARM或FPGA。它们运算速度、控制功能都比较强大，但成本较高。
方案三：使用STC系列单片机。该系列单片机与51单片机完全兼容，在同样时钟频率条件下运行速度是51单片机的12倍，内部最大RAM空间达1280B。
从成本和使用熟练情况来考虑选择方案三，设计中使用STC11F32，内部RAM1280B，程序存储器32KB，完全满足本课题设计需要。
3系统硬件设计
3.1系统的总体设计
系统框图如图2所示
：
图2系统框图
3.2单元模块的设计及参数计算
（1）光笔的设计
光笔电路如图3所示。其基本原理是U1B、R2、R3构成一恒流源，I=Vcc/R2=5/1000=5mA，光敏三极管通过触碰开关S与R3并联，S断开时光敏三极管不起作用，U1B输出一固定电压，当S闭合并有光照时，光敏三极管与R3并联，并联的电阻将减小许多，使U1B输出减小，U1B的输出作为U1C的输入，U1C和R4构成一个比较器，U1B的输出变化时将引起比较器翻转。当光笔在显示屏碰触闭合，遇到光点时比较器有翻转信号输出，送给单片机识别
。
scop-369图3光笔电路原理
（2）32ˑ32LED点阵的连接及驱动控制电路
32ˑ32LED点阵的行信息控制用2片74HC154，构成5—32译码器，单片机口线控制其译码输出。列的微亮扫描、点亮也分别用2片74HC154，4个片选分别单独控制，微亮扫描（2.5V）、点亮（5V）电源分别通过三极管构成的开关加到点阵的列控制端。由于整屏显示是1024个灯循环亮，为提高显示亮度，限流电阻取51欧姆，电路如图4所示。
微亮扫描时流过LED的电流为：（2.5－1.8）/
第22卷第5期王海燕等：基于单片机STC11F32的LED 点阵书写显示屏的设计
101
图4
点阵及其驱动电路
图5
超时关显示
51=13.7mA
点亮点阵时流过LED 的电流为：（5－1.8）/51=62.7mA
（3）显示电路部分功能及原理
液晶显示电路如图6所示。用三位口线分别作为液晶显示模块的片选（/CS ）、写控制（/WR ）、数据线（DATA ）。
（4）光照检测与显示亮度调节电路
基本原理是用LM358与光敏电阻构成一恒流源电路，该恒定电流流入光敏电阻，当光敏电阻在强光状态下，其亮阻很小，其上压降较低，通过电位器向9012基极输出较低的导通电压，LED 屏发光强度达到最大状态；反之，当光敏电阻处于较暗状态下，其暗阻较大，光敏电阻上压降较大，送到9012基极电位较高，导通程度降低，LED 屏发光强度随着光照强度逐渐降低。
（5）超时关显示电路
超时关显示电路如图5所示。用单片机的一个口控制三极管的导通和截止，三极管基极电阻2K ，在正常工作时口输出低电平时，基极电流远大于管
子的饱和电流，使三极管饱和导通，使继电器吸合，5V 电源通过继电器触点供给包括显示电路在内的其他电路；当超时进入休眠状态时，单片机口输出高电平，三极管截止，切断后级电路电源。
4
系统软件设计
4.1
主程序
主程序包括系统初始化，点阵扫描控制，液晶
显示，以及“反显”
、“擦除”等功能下数据处理程序，流程图如图6a 所示。其中点阵扫描控制程序，微亮扫描控制由单片机口控制对以译码器的片选和地址输入，使点阵按行列有规律地循环点亮，由图4知点亮显示的列控
制信息译码地址与微亮连接在一起，控制点亮的工作过程是通过判断点阵显示缓冲内容对应位的信息，控制其片选，当需要点亮时，控制片选有效，反之，控制片选无效，利用微亮扫描过程实现点亮控制。4.2
外中断0服务程序（坐标检测）
外中断0是作为光笔的检测使用，由图3知，光笔碰触显示屏过程中，遇到发光点输出翻转的跳变信号，送给单片机中断，作为中断的触发信号，由于中断程序优先执行，打断微亮扫描过程，在中断服务程序中根据此时的行列扫描的序号，就可判断光点的坐标，进而为其他功能的实现提供依据，流程图如图6b 所示。4.3
外中断1服务程序（按键处理）
外中断1为按键操作处理程序，按键功能前已
102照明工程学报2011年10月述及，故略
。
图6
4.4定时器0服务程序（超时关显示计时）
将定时器设置为反复定时10毫秒，在其数中断次数，到100次即为1S，控制显示器时间变化（程序框图略）。5结论
本课题使用光电三极管作为光笔的主要检测器件，灵敏度高，响应速度快，很好地解决了关键部件的
设计问题。应用74HC154译码器设计32ˑ32点阵的行列驱动控制信号，扫描速度满足设计要求。实现了设计要求的点亮、划亮、反显、笔画擦除、整屏擦除、连字多写、对象拖移、亮度连续调节、超时休眠关显示等功能。设计的电路简捷，成本低，充分发挥芯片的功能，系统性价比较高。
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简讯
盆角齿◆2011年8月31日，山东浪潮总投资7.5亿元建设的临沂光电产业基地（一期）竣工投产。
临沂光电产业基地是浪潮斥资40亿元打造的半导体照明产业基地的重要组成部分，主要研发生产半导体照明室内外光源及灯具产品，为工业、商业及消费领域提供领先的专业化节能照明方案。该基地占地300亩，一期建设112亩，配备国内一流的研发、测试、生产设备，一期竣工投产的厂房可实现LED照明产品年生产能力过亿盏。浪潮立足于国内国际两个市场已经建立起40余家销售通路，并与业内众多国际知名品牌厂商建立了战略合作关系。
在竣工投产当天，浪潮推出了多款LED照明新品，这些产品充分体现了“绿照明，智能照明、健康照明”的全新理念。据悉，浪潮LED新品涵盖了筒灯、射灯、球泡灯、直型灯管、平面灯、路灯、庭院灯、隧道灯等八大系列，其中，室内照明产品较传统光源节能50% 80%，室外照明产品较传统光源节能50%左右，产品使用寿命达30000小时以上；同时这些产品还融合了物联网技术，充分体现LED芯片可调、可控、彩丰富的特点；并经过了严格的视觉健康测试与试验；在成本方面进行了优化，可替代性和广泛实用性大大增强。中国照明学会王锦燧理事长出席了开业仪式。
