基于STM32的LED點(diǎn)陣屏的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　近年來，隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，點(diǎn)陣LED 顯示屏已廣泛應(yīng)用于金融行業(yè)、郵電行業(yè)、體育館、廣告業(yè)等各種廣告發(fā)布和信息顯示系統(tǒng)，成為信息傳送的重要手段。本文介紹的LED 書寫點(diǎn)陣屏，不但可以像普通顯示屏一樣作為信息輸出設(shè)備，而且可以通過光筆直接在LED 顯示屏上進(jìn)行信息輸入，普通的顯示屏也具有"手寫"的功能了。

　　1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)總體框圖如圖1 所示，由鍵盤與顯示模塊、光筆模塊、LED 點(diǎn)陣屏模塊、STM32 控制模塊、電源模塊五部分組成。

　　圖1 總體方案方框圖

　　1. 1 核心控制模塊

　　本系統(tǒng)以STM32F103VCT6 為控制核心。

　　STM32 是32 位微處理器，具有低功耗，中斷延遲小，高性能等特點(diǎn)。STM32 處理器采用了指令預(yù)測和流水線技術(shù)，它的取指、譯碼和執(zhí)行是同時(shí)進(jìn)行的，分支預(yù)測給流水線提供連續(xù)的指令流，流水線可以不斷地執(zhí)行有效指令，因此STM32 的速度比8051 快得多; STM32 處理器內(nèi)部集成鎖相環(huán)可實(shí)現(xiàn)最大72MHZ 的工作頻率，為實(shí)現(xiàn)高速的系統(tǒng)響應(yīng)( 高速的掃描) 提供了基礎(chǔ); 其內(nèi)置的兩個(gè)看門狗定時(shí)器( 獨(dú)立看門狗和窗口看門狗) 使系統(tǒng)更加穩(wěn)定[1].STM32F103VCT6 有1 個(gè)12 位的us 級(jí)的A /D 轉(zhuǎn)換器，9 個(gè)定時(shí)器，2 個(gè)I2C 接口，5個(gè)UART 接口，3 個(gè)SPI 接口，為以后的擴(kuò)展提供了條件。

　　1. 2 光筆電路設(shè)計(jì)

　　人眼能分辨刷屏次數(shù)為24 次，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)本系統(tǒng)點(diǎn)陣屏的刷屏速度采用每秒70 次的經(jīng)驗(yàn)刷屏次數(shù)，即70Hz,故要求光筆的反應(yīng)速度大于70Hz.掃描方式是每一時(shí)刻只有一個(gè)點(diǎn)點(diǎn)亮，并且這個(gè)亮點(diǎn)朝一個(gè)方向移動(dòng)，這時(shí)主控掃描的速度是1M.使用的點(diǎn)陣屏為32 ×32.當(dāng)每秒刷屏次數(shù)超過24 次時(shí)才看不出點(diǎn)陣屏閃爍，在本系統(tǒng)中每秒刷屏68 次，所以光電器件所要達(dá)到的頻率最小為68Hz,光電三極管( 3DU33) 靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間短，光敏三極管輸出的脈沖經(jīng)過74HC14 整形輸出。光筆電路圖如圖2 所示：

　　圖2 光筆原理示意圖

　　1. 3 LED 點(diǎn)陣屏模塊

　　32 × 32 LED 點(diǎn)陣屏電路原理框圖如圖3 所示。

　　STM32 主控器I /0 口作為點(diǎn)陣屏模塊的輸入控制信號(hào)，其中OE 為使能端，CLK 為時(shí)鐘線，LT 為鎖存信號(hào)，DA 為數(shù)據(jù)線，A、B、C、D 為行選通地址線[2].電路中74HC245 起總線緩沖作用，2 片74HC138 構(gòu)成4 - 16 譯碼器，實(shí)現(xiàn)16 路的行選通，選通信號(hào)經(jīng)由4953MOS 管激勵(lì)為行驅(qū)動(dòng)，行驅(qū)動(dòng)為H1 ~ H16,每一行驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)32 × 32 點(diǎn)陣兩行的選通( 如H1 控制第1 行和第17 行，H2 控制第2 行和第18 行) .串行數(shù)據(jù)由74HC245 緩沖后，送入級(jí)聯(lián)的74HC595 串并轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)，電路中共設(shè)計(jì)有8 片74HC595,其中4 片用于第1 行~ 第16 行的列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，另外4 片用于第17 行~ 第32 行的列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

　　圖3 LED 點(diǎn)陣屏電路原理框圖