基于STC12單片機控制LED點陣書寫顯示屏

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基于STC12單片機控制LED點陣書寫顯示屏

溫錦輝

（黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，438002）

摘要：系統(tǒng)是以STC12LE5404AD單片機作為主控器，通過3DU33光敏三極管，采集屏上的光信號，經(jīng)適當(dāng)?shù)姆糯蠛蠓答伣o單片機來控制在點陣屏上顯示字符。整個書寫過程和平常書寫漢字一樣流暢。而且能實現(xiàn)對字符的擦除、反顯和移動,具有很大的實用價值。

關(guān)鍵詞：STC12LE5404AD；LED點陣屏；光敏三極管

1　設(shè)計思路

本系統(tǒng)總體思路是采取定行后逐點掃描方法確定點坐標(biāo)，以此來點亮或熄滅燈管并在液晶上顯示該點坐標(biāo)。引導(dǎo)采集的光筆里面裝了光敏三極管，將點陣屏上的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，再傳送給單片機的中斷輸入端，控制單片機送出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。整個控制過程中光筆都起著非常重要的作用。

2　設(shè)計方案

2.1控制器模塊

采用STC12LE5404AD。STC12LE5404AD單片機為8位的單片機。內(nèi)部集成有看門狗（WDT）、10位ADC、16位定時器、PWM波輸出、高速SPI通信端口等，且該單片機功耗極低，最高工作頻率達48MHZ，ISP/IAP在系統(tǒng)可編程/ 在應(yīng)用可編程,無需仿真器。

2.2點陣屏模塊

采用購買的點陣屏。用l6塊8X8小點陣屏拼成32X32點陣屏。雖然點陣屏亮點不夠但后期可以通過放大器放大感光筆采集的信號。因此可以減輕硬件焊接難，也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性

2.3光筆模塊

采用3DU33光敏三極管。3DU33為金屬殼封裝，頂端為玻璃透光窗，因此它對光源照射角度有一定的要求?？梢蕴岣卟杉臏?zhǔn)確率。

2.4顯示模塊

采用12864液晶顯示。其優(yōu)點是能顯示更多的字符，具有有良好的人機交換界面。且2個I/O口就可以控制顯示，控制方便。

3　系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)上面的方案論證，我們設(shè)計的系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如下圖1所示。

3.1理論分析與計算

3.1.1光筆選取與參數(shù)設(shè)計

選擇3DU系列光敏三極管作為光筆的采集部分部分。光敏三極管對光線的檢測比光敏二極管和光敏電阻要高得多。它把光信號轉(zhuǎn)變成電信號的同時.還放大了信號電流。 3DU系列為金屬殼封裝頂端為玻璃透光窗。靈敏度高，響應(yīng)速度快的特點。

考慮到響應(yīng)速度所以采集信號不送單片機進行ADC采樣，而經(jīng)過施密特觸發(fā)器整波后送到中斷輸入端。因此只需將光敏三極管采集信號放大10倍就可響應(yīng)中斷。放大電路才采用三極管搭成（圖見電路設(shè)計部分）光敏三極管各種狀態(tài)下參數(shù)見下表1。

表1 三極管各種狀態(tài)下參數(shù)

3.1.2點陣屏驅(qū)動參數(shù)設(shè)計

本項目點陣屏為32*32，它由16塊LG12088BH 8*8的單色行共陰模塊組成，單點的工作電壓為正向Vf=1.8 v ,正向電流If= 8-10 mA 。

動態(tài)點亮?xí)r總電流為I=32*32*If=1024mA，

總功率為P=Vf*I=1.8*1024W=1.84W。

經(jīng)上述分析后點陣屏采取并行驅(qū)動方式，驅(qū)動三極管選擇中功率8550三極管。32行接32個8550到地.一行工作是電流為（32點全亮）320mA。

3.1.3屏亮度自動調(diào)節(jié)設(shè)計

通過在軟件中調(diào)節(jié)刷新頻率改變亮度。雖然方便但會導(dǎo)致屏幕閃爍嚴(yán)重。本項目利用ADC采集光敏電阻變化量，來控制繼電器選擇電壓檔位，改變屏幕亮度。

3.1.4超時關(guān)顯示節(jié)電設(shè)計

這部分可以通過調(diào)節(jié)軟件來實現(xiàn)。通常情況下人寫常用漢字大約需要5s左右，可通過檢測進中斷的時間來判斷是否關(guān)顯示。第一次進入中斷后就開始不停檢測，一直到5s結(jié)束，則認(rèn)為寫字完畢。

4　電路與程序設(shè)計

4.1電路設(shè)計

4.1.1感光筆電路

光筆的靈敏度和抗干擾能力決定了系統(tǒng)控制字的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。本項目中采用3DU33光敏三極管，在電路中采集光信號經(jīng)一級放大后輸出。具體電路如下圖2：

圖2　感光筆電路

4.1.2電源管理電路

采用TI公司的電源管理芯片LM2596.本系統(tǒng)中只有STC單片機為3V供電，因此可以將3V看成輔助電源，在系統(tǒng)不需要顯示時利用單片機將5V電源使能，輸出為0V，從而減小功耗。

圖1　總體結(jié)構(gòu)框圖

4.1.3點陣模塊部分電路

點陣屏采用16塊LG12088BH 8*8組成，接法是以點陣共陰極為行,用74HC154N進行行選。一塊154可以控制16行，32*32點陣行選需要2塊控制。以點陣共陽極為列用74LS595N送數(shù)據(jù)。一塊595能控制8列，32*32點陣共需要4塊。驅(qū)動采用中功率8550三極管采取并行驅(qū)動方式。整圖見附錄,以下給16*8電路見圖3：

4.1.4AD鍵盤電路

普通的鍵盤都很占用I/O口，本項目中充分利用STC的ADC功能設(shè)計了AD鍵盤應(yīng)用于系統(tǒng)中，作為鍵盤輸入。電源電壓經(jīng)電路中的16個電阻分壓，當(dāng)有按鍵按下時通過比較器后會輸出一個電平送入單片機I/O口。

5　軟件設(shè)計與工作流程圖（圖4）6　總結(jié)

通過調(diào)試分析數(shù)據(jù)可知系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差是因為光筆的抗干擾能力太差，解決這一問題只能通過改進硬件電路，不可能對軟件做太大的改動。

參考文獻

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[4] 黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽訓(xùn)練教程.北京：電子工業(yè)出版社，2005

圖4　

圖3　16*8點電路圖

STC12 SCM control LED dot matrix display based on

Wen Jinhui

（Huanggang Polytechnic College，438002）

Abstract：The system is based on STC12LE5404AD microcontroller as the main controller,through 3DU33 phototransistor,optical signal acquisition on the screen,by properly amplified feedback to the microcontroller to control the characters displayed on the screen.The whole process of writing and writing Chinese characters as smoothly as usual.But also can realize the character of erasing,reverse display and mobile, and has great practical value.

Keywords：STC12LE5404AD;LED lattice screen;phototransistor