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LED点阵书写显示屏
LED点阵显示屏的设计
陈宝华 20144053020
摘要
本设计是基于16 ×16 点阵 LED 电子显示屏的设计。设计以STC15w4k32s4 为核心,介绍了以它为控制系统的LED 点阵电子显示屏的动态设计和开发过程 。本设计主要模块组成:主控CPU模块、按键输入模块,光笔检测电路,LCD信息显示器,16 ×16 点阵 LED点阵显示与驱动模块。设计中16 ×16 点阵 LED点阵显示与驱动模块中,CPU输出信号先经74HC245进行锁存,再输出信号经由38译码器74HC138译码选通APM4953驱动行,由移位寄存器74HC595作为列驱动,单片机控制系统程序采用C语言进行模块化编程,控制各显示点对应 LED 阳极和阴极端的电平 ,就可以有效的控制各显示点的亮灭 。文中详细介绍了 LED 点阵显示的硬件设计思路 、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计,以及使用说明等。所显示字符的点阵数据可以自行编写(即直接点阵画图),也可从标准字库中提取。经实践证明,该系统显示误差小,性能稳定,结构合理,扩展能力强。
关键词: STC14w4k32s4单片机; LED ; 点阵书写显示; 动态显示; C语言。
前言
1.1系统背景
1.1.1设计意义
LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形;视频显示屏采用微型计算机进行控制,图文、图像并茂,以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息,还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳,立体感强,静如油画,动如电影,广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。本设计基于LED点阵的普通显示效果加上光笔检测模块,实现自由书写显示功能。
它的优点:亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。
1.1.2 功能实现
(1)在“点亮”功能下,当光笔接触屏上某点LED时,能即时点亮该点LED,并在控制器上同步显示该点LED的行列坐标值(左上角定为行列坐标原点)。
(2)在“划亮”功能下,当光笔在屏上快速划过时,能同步点亮划过的各点LED,其速度要求2s内能划过并点亮20点LED。
(3)在“反显”功能下,能对屏上显示的信息实现反相显示(即:字体笔画处不亮,无笔画处高亮)。
(4)在“整屏擦除”功能下,能实现对屏上所显示信息的整屏擦除。
(5)自定义显示字符。
1.2 系统概述
1.2.1 主控CPU的选择与比较
1、STM 32(STM32F103VCT6):具有多功能定时器,低功耗,速度高,256KHz嵌入式闪存寄存器,稳定性强等特点,具有最高72MHz的CPU工作频率和很强的控制和运算能力,能够实现点阵屏的高速扫描的一些复杂的控制和运算功能。但相比于STC89C58其功能实现复杂。
2、CPLD(EPM240T100C5):具有丰富的I/O口、内部逻辑和连线资源、运行速度快、能够显示大量的信息,但CPLD实现运算功能复杂,在该系统中,需要显示的信息量较少,但是控制和运算功能较多,用CPLD实现一些运算功能复杂。
3、STC15w1k32s4:CPU采用低成本、多功能的STC15W4K32S4单片机。STC15W4K32S4是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有以下标准功能: 8k字节Flash,512字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,内含可调节晶振电路,3个16 位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构),全双工串行口。该单片机性价比很高,且相对容易控制,基本能够实现所需功能。
经比较,选择STC15w4k32s4作为主控芯片。
光笔检测的选择与比较
1、光敏电阻:光谱响应范围宽,体积小,但灵敏度低,响应速度慢,受温度影响大,很难确定点亮点坐标。
2、光敏二极管(2CU2B):光电流小,响应时间短,使用于要求光电流与照度成线性关系或要求工作频率高的电路,但其灵敏度较低,光电流较小,不易判断所在处LED在点阵屏中的坐标。
3、光敏三极管(3DU35C):光电流大,响应时间短,且其灵敏度非常高,易判断所在处LED在点阵屏中的坐标。
经比较,选择光敏三极管作为光笔检测敏感器件。
1.2.3 LCD显示屏的选择
考虑到有系统低功耗的要求,采用价格低廉的1602液晶作为显示。LCD功耗比较低,不需要循环扫描,且信息量大,能灵活多变的显示多
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