２０１５．９ 基于ＳＴＣ１ ２单片机控制ＬＥＤ点阵书写显示屏 温锦辉 （黄冈职业技术学院，４３８００２） 摘要：系统是以ＳＴＣＩ２ＬＥ５４０４ＡＤ单片机作为主控器，通过３ＤＵ３３光敏三极管，采集屏上的光信号，经适当的放大后反馈给单片 机来控制在点阵屏上显示字符。整个书写过程和平常书写汉字一样流畅。而且能实现对字符的擦除、反显和移动，具有很大的 实用价值。 关键词：ＳＴＣＩ２ＬＥ５４０４ＡＤ；ＬＥＤ点阵屏；光敏三极管 ＳＴＣ １ ２ Ｓ ＣＭ ｃｏｎｔｒｏｌ ＬＥＤ ｄｏｔ ｍａｔｒｉｘ ｄｉｓｐｌａｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｗｅｎ Ｊｉｎｈｕｉ （Ｈｕａｎｇｇａｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ，４３８００２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉＳ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＴＣ１２ＬＥ５４Ｏ４ＡＤ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ１ｅｒ．ｔｈｒｏｕｇｈ ３ＤＵ３３ ｐｈｏｔｏｔｒａｎｓｉＳｔｏｒ，ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｉｇｎａｌ ａｃｑｕｉＳｉｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｃｒｅｅｎ，ｂｙ ｐｒｏｐｅｒｉＹ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｔｏ ｔｈｅ ｍｉｃｒ０ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｃｒｅｅｎ．Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｗｒｉｔｉｎｇ ａｎｄ ｗｒｉｔｉｎｇ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ａｓ ｓｍｏｏｔｈｌｙ ａｓ ｕｓｕａ１．Ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｅｒａｓｉｎｇ，ｒｅｖｅｒｓｅ ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ ｍｏｂｉｌｅ，ａｎｄ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＴＣｌ２ＬＥ５４０４ＡＤ：ＬＥＤ ｌａｔｔｉｃｅ ｓｃｒｅｅｎ：ｐｈｏｔｏｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ １ 设计思路 本系统总体思路是采取定行后逐点扫描方法确定点坐标，以 透光窗，因此它对光源照射角度有一定的要求。可以提高采集的 准确率。 ４显示模块 此来点亮或熄灭灯管并在液晶上显示该点坐标。引导采集的光笔 ２．采用１２８６４液晶显示。其优点是能显示更多的字符，具有有 里面装了光敏三极管，将点阵屏上的光信号转换为电信号，再传 良好的人机交换界面。且２个ｉ／ｏ口就可以控制显示，控制方便。 送给单片机的中断输入端，控制单片机送出相应的数据。整个控 制过程中光笔都起着非常重要的作用。 ３系统设计 根据上面的方案论证，我们设计的系统的总体结构框图如下 图１所示。 ２设计方案 ２．１控制器模块 采用ＳＴＣＩ２ＬＥ５４０４ＡＤ。ＳＴＣＩ２ＬＥ５４０４ＡＤ单片机为８位的单片 机。内部集成有看门狗（ＷＤＴ）、１０位ＡＤＣ、１６位定时器、ＰＷＭ波 输出、高速ＳＰＩ通信端口等，且该单片机功耗极低，最高工作频率 达４８ＮＩＺ，ＩＳＰ／ＩＡＰ在系统可编程／在应用可编程，无需仿真器。 ３．１理论分析与计算 ３．１．１光笔选取与参数设计 选择３ＤＵ系列光敏三极管作为光笔的采集部分部分。光敏三 极管对光线的检测比光敏二极管和光敏电阻要高得多。它把光信 号转变成电信号的同时．还放大了信号电流。 ３ＤＵ系列为金属 壳封装顶端为玻璃透光窗。灵敏度高，响应速度快的特点。 ２．２点阵屏模块 采用购买的点阵屏。用ｌ６块８Ｘ８小点阵屏拼成３２Ｘ３２点阵 屏。虽然点阵屏亮点不够但后期可以通过放大器放大感光笔采集 考虑到响应速度所以采集信号不送单片机进行ＡＤＣ采样，而 经过施密特触发器整波后送到中断输入端。因此只需将光敏三极 管采集信号放大ｌＯ倍就可响应中断。放大电路才采用三极管搭 成（图见电路设计部分）光敏三极管各种状态下参数见下表Ｉ。 的信号。因此可以减轻硬件焊接难，也提高了系统的稳定性 ２．３光笔模块 采用３ＤＵ３３光敏三极管。３ＤＵ３３为金属壳封装，顶端为玻璃 ｌ ４Ｏ Ｅ ＝＝］ 点阵屏不亮 点阵屏微亮 点阵屏全亮 稳定性。本项目中采用３ＤＵ３３光敏三极管，在电路中采集光信号 ４８ｍＶ ２ｅｅｍＶ ３．３Ｖ 经一级放大后输出。具体电路如下图２： ＶＣＣ 表１三极管各种状态下参数 ３．１．２点阵屏驱动参数设计 本项目点阵屏为３２＊３２，它由１６块ＬＧ１２０８８ＢＨ ８＊８的单色 １ 行共阴模块组成，单点的工作电压为正向Ｖｆ＝１．８ ｖ，正向电流 Ｉｆ＝８—１０ ｍＡ。 卜］一 动态点亮时总电流为 Ｉ＝３２＊３２＊Ｉｆ＝１０２４ｍＡ， 总功率为Ｐ＝Ｖｆ＊Ｉ＝Ｉ．８．１０２４Ｗ＝Ｉ．８４Ｗ。 【辑Ｉ ｝经上述分析后点阵屏采取并行驱动方式，驱动三极管选择中 功率８５５０三极管。３２行接３２个８５５０到地．一行工作是电流 为（３２点全亮）３２０ｍＡ。 ３．１．３屏亮度自动调节设计 通过在软件中调节刷新频率改变亮度。虽然方便但会导致屏 幕闪烁严重。本项目利用ＡＤＣ采集光敏电阻变化量，来控制继电 ＧＮＤ 器选择电压档位，改变屏幕亮度。 图２感光笔电路 ３．１．４超时关显示节电设计 这部分可以通过调节软件来实现。通常情况下人写常用汉字 ４．１．２电源管理电路 采用ＴＩ公司的电源管理芯片ＬＭ２５９６．本系统中只有ＳＴＣ单 大约需要５ｓ左右，可通过检测进中断的时间来判断是否关显示。 片机为３ｖ供电，因此可以将３Ｖ看成辅助电源，在系统不需要显 第一次进入中断后就开始不停检测，一直到５ｓ结束，则认为写字 示时利用单片机将５ｖ电源使能，输出为０Ｖ，从而减小功耗。 完毕。 ４．１．３点阵模块部分电路 ４电路与程序设计 点阵屏采用１６块ＬＧ１２０８８ＢＨ ８＊８组成，接法是以点阵共 ４．１ 电路设计 阴极为行，用７４ＨＣＩ５４Ｎ进行行选。一块１５４可以控制１６行， ４．１．１感光笔电路 ３２＊３２点阵行选需要２块控制。以点阵共阳极为列用７４ＬＳ５９５Ｎ 光笔的灵敏度和抗干扰能力决定了系统控制字的准确性和 送数据。一块５９５能控制８列，３２＊３２点阵共需要４块。驱动采 ｒ———————————］ ｝５Ｖ叱源 块｛ ｝————１＿—一｛ 技能 ３Ｖ电源模块 …，供电■．． 液晶显示 笔无ｑ１断荚 显示 ．卜…一…～－－ －ＳＴＣ 单片机（１ｌ２ＬＥ５４Ｏ４ＡＤ ） ●…中 …一 感应笔 光敏电阻 【× 样调节点阵屏 － 亮度 图１总体结构框图