LED點陣書寫顯示屏設(shè)計與制作

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上LED點陣書寫顯示屏設(shè)計與制作目 錄專心-專注-專業(yè)LED點陣書寫顯示屏設(shè)計與制作【摘要】：本課題設(shè)計運用了一種以單片機AT89S52為控制器的LED點陣書寫顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計。本設(shè)計介紹了在單片機控制下，由4個88LED點陣模塊組成的1616LED點陣模塊為顯示屏的設(shè)計，用感光性能優(yōu)良的光電三極管為完成信號采集功能的光筆等，實現(xiàn)了點亮、劃亮、反顯、整屏擦除、筆畫擦除、連寫多字等書寫功能。并給出了各個硬件的設(shè)計和其原理圖，寫出軟件總流程圖。該設(shè)計具有設(shè)計簡單，字符清晰，可靠性高等特點?！娟P(guān)鍵詞】：單片機，點陣 LED書寫顯示器Abstract: This issue d

2、esigned to. Use a microcontroller AT89S52 writing the controller LED dot matrix display system design. Microcontroller AT89S52 is the controller of the system.1616 LED-dot-matrix-units which composed of 4 8*8 LED-dot-matrix-units are used as the LED display. Optical transistor is used as the light p

3、en and so on can achieve functions as light, zoned, anti-evident, erase screen, writing continuous-word and so on. Write the various hardware Design and its principle of maps, write the overall flow chart of the software. This design is simple in design, characters Clear, and high reliability.Key wo

4、rds: Microcontroller, lattice LED writing display前言作為一種新型的發(fā)光體，LED自誕生以來就倍受關(guān)注。特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，顯示技術(shù)將是平板顯示的時代，LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無疑會有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。LED點陣屏目前在平常社會中得了廣泛的運用，比如在戶外廣告媒體中越來越多的傳統(tǒng)的燈箱、霓紅燈等都被LED顯示屏替代。但目前市場運用的電子顯示屏只能做到簡單的顯示作用。要實現(xiàn)更多的功能都要在上位機上現(xiàn)實。所以本設(shè)計闡述了如何更簡單制作LED書寫顯示屏，實現(xiàn)多種功能。本設(shè)計制作的是一個基于由16

5、16的點陣LED模塊的書寫顯示屏。本設(shè)計系統(tǒng)由主控模塊、電源模塊、光筆電路模塊、鍵盤和LCD顯示模塊、LED點陣模塊組成。在控制器的管理下，當(dāng)光筆觸及LED點陣模塊表面時，獲取行列坐標(biāo)，在根據(jù)功能決定坐標(biāo)處的LED是否點亮，從而在屏上實現(xiàn)“點亮、劃亮、反顯、整屏擦除、筆畫擦除、連寫多字、對象拖移”等書寫功能。本文分為五部分，第一章主要介紹了LED發(fā)展的歷史和未來。第二章主要介紹了LED的主控芯片的選擇、鍵盤的選擇、電源的選擇、LED驅(qū)動模塊和光筆的選擇。第三章主要就硬件電路進(jìn)行了介紹，主要包括單片機電路、鍵盤模塊、電源部分、LED行列驅(qū)動電路、LCD顯示模塊、光筆檢測電路。第四章是系統(tǒng)軟件介紹

6、，主要包括系統(tǒng)的主的流程圖和各功能模塊的流程圖。第五章主要是實物的測試試與制作。 第1章 緒論第1.1節(jié) 選題背景LED (light emitting diode，發(fā)光二極管)是六十年代末發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體顯示器件。七十年代，隨著半導(dǎo)體材料合成技術(shù)、單晶制造技術(shù)和P一結(jié)形成技術(shù)的研究進(jìn)展，發(fā)光二極管在發(fā)光顏色、亮度等性能方面得以提高，并迅速進(jìn)入批量化和實用化。進(jìn)入八十年代后，LED在發(fā)光波長范圍和性能方面大大提高，并開始形成平面顯示產(chǎn)品即LED顯示屏。由于LED 具有發(fā)光率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、工作性能穩(wěn)定以及在室內(nèi)室外適應(yīng)力強等優(yōu)點，且LED顯示屏的最大特點是不受面積的限制，可以達(dá)到

7、幾十甚至幾百平方米以上，應(yīng)用于室內(nèi)外各種公共場所顯示文字、圖形、動畫、視頻圖像等各種信息。LED顯示屏的應(yīng)用涉及到社會經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，主要包括： 機場、港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示；證券交易、金融信息顯示；郵政、電信、商場購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示；道路交通信息顯示；高校教學(xué)管理信息發(fā)布顯示；文藝演出和體育比賽；室外產(chǎn)品廣告及信息發(fā)布。除單一大型戶內(nèi)、戶外顯示屏作為廣告媒體外，國內(nèi)一些城市還出現(xiàn)了集群LED顯示屏廣告系統(tǒng)。另外，自2000年后隨著高亮度LED產(chǎn)品亮度與效率增進(jìn)，可攜式產(chǎn)品（如手機、PDA、數(shù)字相機等）大量使用作為產(chǎn)品屏幕或按鍵光源，配合可攜式產(chǎn)品市場成長，使得可攜式產(chǎn)

8、品成為LED最大應(yīng)用市場。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，LED點陣書寫顯示屏是信息傳播一種重要手段，成為現(xiàn)代化社會的一個閃亮標(biāo)志，它的廣泛應(yīng)用將是一種趨勢。因此，在科技以日新月異的速度向前發(fā)展，經(jīng)濟(jì)全球一體化的社會中，LED點陣顯示技術(shù)發(fā)展前景樂觀。第1.2節(jié) 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.1. 我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀作為一種新型的發(fā)光體，LED自誕生以來就倍受關(guān)注。特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，世界面臨嚴(yán)重的能源、環(huán)境危機，在發(fā)達(dá)國家，照明用電占總用電量的20%；我國的照明用電約占總用電量的12%，至2010年，我國照明用電將高達(dá)3000億度，相當(dāng)于三峽水電站完工后的年發(fā)電量的3倍以上。而目前我國的發(fā)電主要還是依

9、靠火力，對于環(huán)境的污染非常嚴(yán)重，這就需要改進(jìn)現(xiàn)有的照明設(shè)備，提高其效率。而半導(dǎo)體照明作為新興的發(fā)光體，具有電光效率高、體積小、壽命長、電壓低、節(jié)能和環(huán)保等優(yōu)點，是下一代照明的不二之選。根據(jù)各種照明器件的效率，可以得出，LED與傳統(tǒng)的白熾燈、日光燈相比，在電光效率、壽命上占有絕對的優(yōu)勢，一旦在成本、光效上取得突破，將很快占領(lǐng)照明市場。因而，現(xiàn)今不管是國內(nèi)還是國外我們都是圍繞先進(jìn)的LED技術(shù)做進(jìn)一步研究。1.2.2. LED顯示屏的發(fā)展趨勢現(xiàn)代信息社會中，作為信息視覺傳播媒體的顯示產(chǎn)品，它的技術(shù)得到迅速發(fā)展，進(jìn)入二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時代，LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無疑會有

10、更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。高亮度、全彩化藍(lán)色及純綠色LED產(chǎn)品自出現(xiàn)以來，成本逐年快速降低，已具備成熟的商業(yè)化條件?；A(chǔ)材料的產(chǎn)業(yè)化。使LED全彩色顯示產(chǎn)品成本下降，應(yīng)用加快。LED產(chǎn)品性能的提高，使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達(dá)到比較理想的效果，完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求，同時，由于全彩色顯示屏價格性能比的優(yōu)勢，預(yù)計在未來幾年的發(fā)展中，全彩色LED顯示屏在戶外廣告媒體中會越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈箱、霓紅燈、磁翻板等產(chǎn)品，體育場館的顯示方面全彩色LED屏更會成為主流產(chǎn)品。全彩色LED顯示屏的廣泛應(yīng)用會是LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個新的增長點。未來L

11、ED點陣顯示屏?xí)蛑鴺?biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化的方向發(fā)展。第1.3節(jié) 選題意義本設(shè)計課題是89s52單片機為核心，采用動態(tài)掃描的方式驅(qū)動電路，并用74LS138作為譯碼單元提供實驗所需要端口，另外，在軟件編程中采用C 語言，顯示時采用點陣顯示。在設(shè)計本課題是查閱了大量的書籍和相關(guān)知識使我們能夠掌握LED顯示屏的基本顯示原理和設(shè)計方法，對LED顯示屏這個行業(yè)有了較為深刻的了解和認(rèn)識。并且對大學(xué)期間所學(xué)習(xí)的一些理論進(jìn)行了實踐，使我們對所學(xué)過的理論知識有了新的認(rèn)識。并且通過本設(shè)計課題學(xué)習(xí)掌握AT89S52單片機的控制功能和用它作為主控單元完成許多設(shè)計目標(biāo)的方法。熟悉AT89S52單片機軟件編程。

12、且能掌握使用Protel99se進(jìn)行電路設(shè)計和制圖的方法步驟。為以后從事相關(guān)行業(yè)的工作積累了實際工作經(jīng)驗。目前我國的信息行業(yè)發(fā)展迅速，作為主要平面顯示媒介的LED顯示屏的作用也越練越廣泛，相關(guān)的從業(yè)人員也會越來越緊缺。但同時應(yīng)該清楚的認(rèn)識到我國的LED技術(shù)雖然發(fā)展迅速但和世界先進(jìn)水平還有一定的差距。因此本設(shè)計課題不論是對自己的就業(yè)還是對我國LED顯示技術(shù)的發(fā)展都有非?，F(xiàn)實與積極的意義。第2章 方案選擇第2.1節(jié) 主控芯片的選擇與論證方案一：8031芯片內(nèi)部無ROM，需要外擴(kuò)程序存儲器，由此造成電路焊接的困難，況且使用8031還需要另外購買其他的芯片，從而造成成本較高，性價比低。方案二：AT89

13、S52芯片內(nèi)部有ROM，且片內(nèi)ROM全部采用Flash ROM,它能于3V的超低壓工作，與MCS-51系列單片機完全兼容。另外，AT89S52是比較常用的單片機，用起來比較熟悉用起來得心應(yīng)收。經(jīng)過比較我選擇AT89S52來設(shè)計。第2.2節(jié) 顯示模塊的選擇與論證方案一：采用LED八段數(shù)碼顯示。數(shù)碼管的亮度高，價格便宜，但只能顯示數(shù)字和字母，并且占用控制器的資源多，顯示的信息量少。方案二：采用帶字庫的1286液晶顯示。12864液晶屏，亮度高，可顯示數(shù)字、字母、漢字圖片、顯示信息量大，采用串口通信，占用I/O口少，性能較穩(wěn)定。顯示數(shù)據(jù)更加美觀、大方、清晰，加上文字顯示對數(shù)據(jù)顯示進(jìn)行說明，更加直觀，

14、便捷。經(jīng)過比較我選擇方案二。第2.3節(jié) 控制按鍵的設(shè)計選擇與論證方案一：選取44標(biāo)準(zhǔn)矩陣鍵盤，減少了I/O的使用，用8個I/O控制16個鍵，節(jié)省了很多的口線，降低了成本。方案二：獨立式按鍵，每個按鍵實現(xiàn)一個功能，易于控制編寫程序簡單，容易理解，但占用較多的單片機I/O口資源。經(jīng)比較我選擇了方案一第2.4節(jié) 光筆的選擇與論證方案一：采用光敏二極管(2CU2B)確定LED行列坐標(biāo)值。光電二極管的光電流小，響應(yīng)時間短，適用于要求光電流與照度成線性關(guān)系或要求工作頻率高的電路，但其靈敏度較低，光電流較小，不易判別光筆所在處的LED在點陣屏中的坐標(biāo)。方案二：采用光敏三極管(3DU33)確定LED行列坐標(biāo)值

15、。光電三極管光電流大，響應(yīng)時間短，且其靈敏度非常高，很容易判別光筆所在處的LED在點陣屏中的坐標(biāo)。經(jīng)比較及測試：光敏三極管作為光筆檢測器件，能夠很好的滿足題目的要求，因此，本系統(tǒng)采用方案二。第2.5節(jié) LED驅(qū)動模塊方案一：采用靜態(tài)鎖存方式，將每一個LED發(fā)光管的一端接至單片機的一個I/O口，另一端通過電阻接電源。這種方法可以直接驅(qū)動LED，原理簡單，驅(qū)動能力強，LED的亮度也可以通過限流電阻調(diào)節(jié)，非常方便，但此種方法太浪費單片機的I/O口，只適合于較小的系統(tǒng)。方案二：采用動態(tài)掃描方式，通過三極管驅(qū)動并聯(lián)在一起的LED發(fā)光管的一端(共陰或共2端)，LED發(fā)光管的另一腳接通用I/O口，控制其亮滅

16、。該方法能驅(qū)動較多的LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機的資源。比較以上兩種方案，系統(tǒng)設(shè)計中采用方案二。第2.6節(jié) 電源的選擇與論證方案一：采用普通的干電池，電壓穩(wěn)定，方便攜帶，但工作時間短不利于大屏幕顯示，并且造成環(huán)境污染，不利于環(huán)保。方案二：采用直流穩(wěn)壓電源，由輸入12V穩(wěn)壓后5V，這樣電壓穩(wěn)定能持續(xù)工作，并能用于大屏幕顯示，不會造成環(huán)境污染，節(jié)省成本。綜上所述，采用方案二，即直流穩(wěn)壓電源。第3章 硬件設(shè)計第3.1節(jié) 系統(tǒng)硬件設(shè)計及組成本設(shè)計的硬件原理結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。該系統(tǒng)由主控模塊AT89S52、光強檢測模塊、光筆檢測模塊、LED點陣顯示模塊、鍵盤輸入模塊、LCD實時狀態(tài)顯示6個部

17、分組成。光強檢測信號鍵盤輸入16*16點陣顯示屏LCD實時狀態(tài)顯示光筆檢查信號 AT89S52 單片機圖3-1 硬件原理結(jié)構(gòu)圖第3.2節(jié) 單片機系統(tǒng)設(shè)計3.2.1. AT89S52單片機控制器電路包括單片機芯片AT89S52電路、驅(qū)動電路和顯示電路、按鍵等。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系

18、統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：40個引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，AT89S52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。見單片機電路圖3-1：圖3-1單片機電

19、路RST: 復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平，就可以使單片機復(fù)位。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。P0 口：P0口是一個漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個LLS型TTL負(fù)載。對P0端口寫1時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在此期間，P0內(nèi)部上拉電阻有效。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)；程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O

20、 端口。p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 端口寫1時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫1時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口送出高八位地址。在使用8位地址

21、（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫1時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。3.2.2. 復(fù)位電路設(shè)計為確保單片機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般單片機正常工作所需要的供電電壓為+

22、5V，由于單片機電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng)VCC在特定的工作電壓范圍內(nèi)以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才被撤除，單片機開始正常工作。目前為止，復(fù)位電路主要有四種類型：（1）微分型復(fù)位電路；（2）積分型復(fù)位電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（4）看門狗型復(fù)位電路。復(fù)位電路工作原理如圖3.3所示，VCC上電時，C充電，在10k電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復(fù)位；幾個毫秒后，C充滿，10k電阻上電流降為零，電壓也為零，使得單片機進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下S、C放電。S松手，C又充電，在10k電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復(fù)位。幾個毫秒后，單片機進(jìn)入工作狀態(tài)。見圖3-2

23、：圖3-2 復(fù)位電路3.2.3. 時鐘電路設(shè)計內(nèi)部時鐘，是用芯片內(nèi)部振蕩電路，精度不高，溫飄也較大，不需要外部振蕩器件。外部時鐘，分RC振蕩和石英晶振，RC精度不高，成本低，石英晶振，精度高，穩(wěn)定性好，根據(jù)使用場合選擇，適合的時鐘方式 AT89S52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是反相放大器的輸入端和輸出端，由這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或搪瓷諧振器一起構(gòu)成了一個自激振蕩器，這種方式形成的時鐘信號稱為內(nèi)部時鐘方式。利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體（或陶瓷）振蕩器和兩個電容就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體振蕩頻率可在

24、1.2MHz12MHz之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但其取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度稍有影響，C1、C2可在20pF100pF之間取值。一般當(dāng)外接晶體時，電容選為30pF。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘電路，時鐘電路如圖3-3所示：圖3-3 時鐘電路3.2.4. 按鍵電路設(shè)計本設(shè)計采用44標(biāo)準(zhǔn)的行列鍵盤，通過8個I/O口控制16個鍵，采用線反轉(zhuǎn)法行列鍵盤掃描。在單片機系統(tǒng)中為了擴(kuò)大同一個I/O口的鍵盤個數(shù)，則采用了行列式鍵盤接法，就是交叉相接。如圖3-4所示：圖3-4按鍵電路鍵盤接的前4個I/O口為行接線，后4個為列接線。這樣的接法就構(gòu)成了一個坐標(biāo)，每個鍵都對應(yīng)這一個行的位置和一個列的

25、位置。例如我們說左上角的那個所對應(yīng)第1行和第4列，即單片機P1.0和P1.7兩個I/O口。鍵盤的組成是用的微動開關(guān)，微動開關(guān)的特性是當(dāng)有鍵按下時開關(guān)的兩個引腳閉合導(dǎo)通。無按鍵時兩個引腳是斷開的狀態(tài)。這樣我們按下圖3-4中左上角的鍵時P1.0和P1.7在物理上市導(dǎo)通了，其它的I/O口（P1.1P1.6）都處于獨立的狀態(tài)。這里我們用的方法是將4個行線的I/O口置為“0”（低電平）將列線的I/O口置為“1”（高電平）。這樣當(dāng)有鍵按下某一行的I/O口就和某一列中的I/O口導(dǎo)通了，因為行線的口都是“0”（低電平）所以和行線導(dǎo)通的列線也將會變成“0”，而其余的列線因為開始時是“1”又沒和其他的行線導(dǎo)通，所

26、以依然是“1”。這樣我們就可以找出了按鍵所在的列了。反過來確定行的位置也是一樣的。第3.3節(jié) LED點陣模塊3.3.1. 點陣屏行驅(qū)動電路設(shè)計本系統(tǒng)采用兩塊74HC595級聯(lián)作為點陣屏的行控制信號，控制點陣屏的16行。見圖3-6。74HC595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。數(shù)據(jù)在SCH_cp的上升沿輸入，在ST_cp的上升沿進(jìn)入的存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds），和一個串行輸出（）,和一個異步的低電平復(fù)位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能OE

27、時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。這里用到2塊74HC595，采用級聯(lián)的工作方式可以組成16位移位寄存器，輸出的16個數(shù)據(jù)端口來控制點陣屏的16行。74HC595引腳圖如圖3-5所示：圖3-5 74HC595引腳圖74HC595各個引腳的功能：Q0Q7是并行數(shù)據(jù)輸出口，即存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出口。SI：串行數(shù)據(jù)輸入端。ST_CP：存儲寄存器的時鐘脈沖輸入口。SH_CP：移位寄存器的時鐘脈沖輸入口。：輸出使能端。：芯片復(fù)位端。Q0Q7：八位并行輸出端，采用級聯(lián)方式可以輸出16位控制信號。:級聯(lián)輸出端。我將它接下一個595的DS端。74595的控制端說明： (10腳): 低點平時將移位寄存

28、器的數(shù)據(jù)清零，通常將它接Vcc。SH_CP (11腳)：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。ST_CP(12腳)：上升沿時,移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。當(dāng)移位結(jié)束后，在ST_CP端產(chǎn)生一個正脈沖，更新顯示數(shù)據(jù)。 (13腳): 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。74HC595的主要優(yōu)點是具有數(shù)據(jù)存儲寄存器，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處，LED顯示器件沒有閃爍感。圖3-6行驅(qū)動電路3.3.2. 點陣屏列驅(qū)動電路設(shè)計本設(shè)計采用74LS154作為點陣屏列控制信號，因為它可以輸出16位的控制信號，所以只要掃描頻率可以，點陣屏就可以看成穩(wěn)定

29、平滑過渡，沒有閃爍的感覺，74LS154引腳如圖3-7所示。圖3-7 74LS154引腳圖74LS154是此集成電路的TTL版本，其功耗更小，功能一樣。譯碼器在單片機系統(tǒng)中一般起擴(kuò)展I/O的作用，當(dāng)外設(shè)比較多，單片機的引腳不夠用的時候，就可以由74LS154把4個單片機I/O口擴(kuò)展為16個。增強了單片機控制外設(shè)的能力。這種單片 4 線16 線譯碼器非常適合用于高性能存儲器的譯碼器。當(dāng)兩個選通輸入E1 和E2 為低時, 它可將4 個二進(jìn)制編碼的輸入譯成16 個互相獨立的輸出之一。實現(xiàn)解調(diào)功能的辦法是：用4 個輸入線(A、B、C、D)寫出輸出線的地址，使得在一個選通輸入為低時數(shù)據(jù)通過另一個選通輸入

30、。當(dāng)任何一個選通輸入是高時，所有輸出都為高。點陣屏的列驅(qū)動單元電路由4-16線的74LS154譯碼器來驅(qū)動，每個LED管需要7mA的電流，那么64個同時亮就需要448mA的電流所以我們要對列進(jìn)行驅(qū)動，采用三極管8050對列信號進(jìn)行放大，使LED點陣能正常顯示。點陣屏列驅(qū)動單元電路原理圖如圖3-8所示：圖3-8列驅(qū)動電路第3.4節(jié) 光筆檢測電路設(shè)計光筆采用3DU33型光敏三極管檢測點陣屏發(fā)光的強弱變化電壓信號，經(jīng)過8050三極管放大后輸出。此時檢測到的電壓變化信號仍然很小，只有100MV左右。單片機仍無法識別電壓變化信號，但能很好的感應(yīng)點陣屏亮度的變化，為單片機對亮度的檢測提供基礎(chǔ)。光筆檢測電路

31、原理圖如圖3-9：圖3-9光筆檢測電路第3.5節(jié) LCD顯示模塊單片機接受鍵盤的中斷申請，根據(jù)不同的按鍵執(zhí)行不同的功能，將執(zhí)行的結(jié)果在LCD上顯示出來在顯示的時候，由于LCD 只接受相應(yīng)字符的字形碼，所以對于固定不變的提示信息和標(biāo)題，將字型碼存儲在單片機ROM 的字庫內(nèi)對于變化的數(shù)值的字型碼，則在顯示以前通過查字庫，將字庫內(nèi)存儲的數(shù)字的字型碼復(fù)制到自己的存儲單元然后將自己的存儲單元的字型碼送入LCD顯示緩存中顯示。由單片機P2.0P2.7口控制D7D0S數(shù)據(jù)的輸入輸出，RS為數(shù)據(jù)選擇信號由P3.0控制，E為讀寫使能端，高電平有效，下降沿鎖定數(shù)據(jù)由P3.2控制，R/W為讀寫選擇端，高電平：讀數(shù)據(jù)

32、，低電平：寫數(shù)據(jù)，由單片機P3.1口控制。見圖3-10：圖 3-10液晶顯示電路第3.6節(jié) 電源設(shè)計由于單片機輸出電壓比較小，LED點陣顯示采用外部單獨供電的方式，減低了點陣亮度不夠的問題，使LED顯示亮度連續(xù)不變。本電源設(shè)計從進(jìn)入12V電壓經(jīng)過三端LM7805（見圖3-9）穩(wěn)壓后變成5V。電路原理圖3-11如下：圖3-11 電源電路第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計本設(shè)計采用C語言進(jìn)行軟件編程設(shè)計，C語言使用方便，容易編寫，程序易讀懂，編寫程序結(jié)構(gòu)清晰，容易修改。第4.1節(jié) 軟件總體設(shè)計本設(shè)計用AT89S52、3-8線的74LS138、8050三極管等和4個88LED點陣模塊 構(gòu)成一個1616的LED點陣

33、書寫顯示系統(tǒng)。利用C語言編寫程序，系統(tǒng)上電后，執(zhí)行主程序，LCD液晶顯示開機界面。AT89S52對鍵盤進(jìn)行掃描，按下“設(shè)定”鍵后，進(jìn)入功能選擇顯示界面，按鍵進(jìn)行功能選擇，依次進(jìn)行“點亮、劃亮、反顯、整屏擦除、筆畫擦除、連寫多字、對象拖移”。當(dāng)前圖標(biāo)以閃爍標(biāo)識為被選中，點陣屏既可在控制下執(zhí)行相應(yīng)功能，并可以顯示光筆位置的行列坐標(biāo)值。第4.2節(jié) 功能模塊設(shè)計為了在LED點陣顯示屏上實現(xiàn)點亮、劃亮、反顯、整屏擦除、筆畫擦除、連寫多字、對象拖移等功能，將系統(tǒng)軟件設(shè)計部分做簡單的劃分，主要有主程序、掃描程序、按鍵程序、休眠程序等部分。4.2.1. 主程序內(nèi)容（1）初始化各個數(shù)據(jù)存儲器，設(shè)置中斷觸發(fā)方式、

34、開外部中斷，定時器中斷等。（2）系統(tǒng)顯示為16行16列的方陣排列，共得256個點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，程序?qū)Ω鼽c進(jìn)行逐行逐列動態(tài)掃描，整屏顯示微亮狀態(tài)。（3）檢測各個功能狀態(tài)，等待中斷調(diào)用。主程序流程圖見圖4-1：初始化按鍵T10s按鍵處理節(jié)能處理LED循環(huán)掃描NYYN圖4-1 主程序流程圖4.2.2. 外部中斷子程序觸控筆接近LED顯示屏某點時，光電檢測原件捕捉到掃描到此時的光信號，程序進(jìn)入外中斷子程序。程序判斷此時處于何種功能狀態(tài)，調(diào)用相應(yīng)算法處理，賦值對應(yīng)寄存器，實現(xiàn)點亮、劃亮、反顯、整屏擦除、筆畫擦除、連寫多字、對象拖移等功能。點亮、劃亮：程序掃描到相應(yīng)點，對應(yīng)點亮占空比增大，相應(yīng)亮度增大，與附

35、近微亮差異明顯。反顯：對應(yīng)點進(jìn)行取反操作，取反后對應(yīng)點亮占空比增大，相應(yīng)亮度增大。筆畫擦除：捕捉對應(yīng)點，恢復(fù)微亮掃描操作。整屏擦除：整屏恢復(fù)微亮掃描操作。連寫多字：每寫一個字，分別存儲在單片機的RAM 存儲區(qū)，待四字寫完，調(diào)用RAM 區(qū)，依次顯示。對象拖移：用光表筆圈住所選區(qū)域，對邊界坐標(biāo)通過逐點比較建立設(shè)定區(qū)域，采用了矩陣?yán)碚撝袑Ψ疥嚨膬?yōu)化算法，計算出表筆拖移的橫豎位移，選定區(qū)域整體移動，對應(yīng)點亮占空比增大，相應(yīng)亮度增大，實現(xiàn)顯示。中斷程序流程圖見圖4-2：筆畫擦除連寫多字整屏擦除對象拖移外部中斷RETI點亮劃亮反顯點亮子程序劃亮子程序反顯子程序筆畫擦除子程序整屏擦除子程序連寫多字子程序?qū)ο?/p>

36、拖移子程序YYYYYYYNNNNNN圖4-2 中斷程序流程圖4.2.3. 定時器子程序5ms定時，作為時間基準(zhǔn)。4.2.4. LCD液晶顯示程序LCD液晶顯示與單片機采用串行通訊方式，漢字顯示當(dāng)前操作方式，實時顯示點亮狀態(tài)的坐標(biāo)4.2.5. 休眠程序系統(tǒng)沒有任何輸入信號時，計時10s達(dá)到節(jié)能休眠狀態(tài)，程序停止對各點進(jìn)行逐行逐列動態(tài)掃描，待有輸入信號時再次進(jìn)入掃描狀態(tài)。第5章 系統(tǒng)測試與制作第5.1節(jié) 測試與制作儀器電路設(shè)計軟件：Protel 99 SE硬件制作：萬用表 示波器 電烙鐵第5.2節(jié) 測試方案與測試結(jié)果點亮測試方案與測試結(jié)果。將光筆在點陣上任意畫點，通過液晶顯示屏觀測顯示點亮的坐標(biāo)與實際的坐標(biāo)。測試結(jié)果如下表。表4-1點亮測試記錄表點數(shù)次數(shù)第一次第二次第三次測量點坐標(biāo)（ 20 ，20） （ 22 ，22 ） （ 16 ，16 ）實際點坐標(biāo)（ 20 ，20） （ 22 ，22 ）（ 16 ，16 ）反顯測試方案與測試結(jié)果。用光筆畫過點亮的LED點陣，記錄反顯滅的個數(shù)，反顯亮的個數(shù)。測試結(jié)果如下表。 表4-2反顯測試記錄表點數(shù)次數(shù)第一次第二次第三次劃過點總數(shù) 20 20 20 反顯滅的個數(shù) 20 19 20 反顯亮的個數(shù) 20 19 19 整屏擦除測試方案與測試結(jié)果