论文部分内容阅读
摘 要：LED点阵显示屏凭借其动态范围广、发光效率高、使用寿命长、色彩丰富以及工作性能稳定等优点，已广泛应用于车站、宾馆、体育、金融、证券等广告或交通运输行业，成为信息传送的重要手段。但是传统的LED显示屏也存在一些缺点：要想更改显示屏的内容就必须要通过修改单片机的内部程序来完成，极为不便。书写式LED点阵克服了传统LED点阵的这个缺陷，运用自动控制技术和传感技术，使用光笔直接从显示屏上进行信息输入，使得普通的显示屏也具有了“手写”的功能。
关键词：LED点阵 书写式LED点阵 自动控制 传感技术 手写
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）006-001-02
1 引言
LED为英文单词“Light Emitting Diode”的缩写形式，中文名为发光二极管，顾名思义就是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。1970年最早的GaP、GaAsP同质结红、黄、绿色低发光效率的LED已开始应用于指示灯、数字和文字显示。经过40年的发展，LED凭借其工作电压低，能主动发光且有一定亮度，亮度能用电压（或电流）调节，且耐冲击、抗振动、寿命长的优势，在大型的显示设备中，处于遥遥领先的地位。
2 传统LED显示屏的缺点
LED点阵显示屏一般由微控制器主控单元、译码驱动电路、通信模块、LED点阵电子屏这四大模块组成，其中通信模块通常是RS-485接口，实现显示屏与上位机的通信接收，显示和发布信息。对于这种设计方案而言，要想更改显示屏的内容就必须要通过修改单片机的内部程序来完成，极为不便。
3 书写式LED点阵显示屏的优点
书写式LED显示屏除了可以像普通显示屏一样作为信息输出设备，还可以运用自动控制技术和传感技术，使用光笔直接从显示屏上进行信息输入，使得普通的显示屏也具有了“手写”的功能，不需要触控器件，能够快速地书写并可以随意显示你在其上用光笔所画的任何图形及符号，而且可实现灯从微亮到人眼可看见的“亮”、“划亮”、“反显”、“整屏擦除”等功能，可广泛应用于需要频繁更改发布内容的广告显示场合。
4 书写式LED点阵显示屏的制作原理
以MSP430单片机为核心控制器，由16X16点阵LED组成显示模块，结合行、列扫描驱动逻辑电路，编写程序控制所有LED点工作在人眼不易觉察的扫描微亮和人眼可见的显示点亮两种状态，同时对点阵快速动态扫描，每扫描一个LED，检测光笔是否接收到信号，若接收到信号，对该点的坐标进行存储并点亮。
4.1 光笔的制作
以光敏三极管为主要元件的光笔作为LED显示屏的接收器,通过光笔检测笔尖下方LED的扫描微亮光线使控制器进入中断并记录当前扫描点的坐标编号，从而实现信息输入和LED屏显示控制。
4.2 X、Y扫描逻辑电路的设计
通常LED点阵显示屏采用74LS595进行扫描驱动，每片可驱动8列，驱动16X16LED点阵需要4片，同时每列数据串行输入，逻辑电路移位造成速度过低，故不采用此方法。本设计中采用2片74LS373锁存器对LED点阵X轴方向进行列扫描。同时由于Y方向可能同时点亮多个LED，通过电流较大，故本设计采用两片ULN2803（八路NPN达林顿晶体管，最大集电极电流可达500mA）对Y轴方向进行行扫描。对两片ULN2803同时输入控制信号来实现对每一行的轮流显示控制，可大大简化控制难度，提高扫描速度，显示亮度和器件参数均可达到系统要求的功能设计。
首先进行系统初始化，对相关器件进行配置；接着开始快速扫描16X16LED点阵模块，此时若用光笔放在其上方写字，一旦光笔检测到LED信号，就发送给单片机一个外部中断信号，让单片机停止扫描并记录下此时的X、Y数值进而修改显示缓存中的数据；当全部点阵都扫描过之后，就将显示缓存中的数据显示出来；然后，检测“清屏键”是否被按下，若被按下就将显示缓存中的所有X、Y数据清零；最后，将程序返回到开始处进行新一轮的扫描显示。整个过程中利用视觉暂留原理，虽然LED点阵是被逐个点亮的，但是当扫描速度足够高的情况下，在人眼看来就是一幅静止的图片了。
参考文献：
[1] 诸昌钤.LED显示屏系统原理及工程技术[M].成都:电子科技大学出版社，2000:209-210.
[2] 全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛题目(2009)[G].2009.9.
关键词：LED点阵 书写式LED点阵 自动控制 传感技术 手写
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）006-001-02
1 引言
LED为英文单词“Light Emitting Diode”的缩写形式，中文名为发光二极管，顾名思义就是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。1970年最早的GaP、GaAsP同质结红、黄、绿色低发光效率的LED已开始应用于指示灯、数字和文字显示。经过40年的发展，LED凭借其工作电压低，能主动发光且有一定亮度，亮度能用电压（或电流）调节，且耐冲击、抗振动、寿命长的优势，在大型的显示设备中，处于遥遥领先的地位。
2 传统LED显示屏的缺点
LED点阵显示屏一般由微控制器主控单元、译码驱动电路、通信模块、LED点阵电子屏这四大模块组成，其中通信模块通常是RS-485接口，实现显示屏与上位机的通信接收，显示和发布信息。对于这种设计方案而言，要想更改显示屏的内容就必须要通过修改单片机的内部程序来完成，极为不便。
3 书写式LED点阵显示屏的优点
书写式LED显示屏除了可以像普通显示屏一样作为信息输出设备，还可以运用自动控制技术和传感技术，使用光笔直接从显示屏上进行信息输入，使得普通的显示屏也具有了“手写”的功能，不需要触控器件，能够快速地书写并可以随意显示你在其上用光笔所画的任何图形及符号，而且可实现灯从微亮到人眼可看见的“亮”、“划亮”、“反显”、“整屏擦除”等功能，可广泛应用于需要频繁更改发布内容的广告显示场合。
4 书写式LED点阵显示屏的制作原理
以MSP430单片机为核心控制器，由16X16点阵LED组成显示模块，结合行、列扫描驱动逻辑电路，编写程序控制所有LED点工作在人眼不易觉察的扫描微亮和人眼可见的显示点亮两种状态，同时对点阵快速动态扫描，每扫描一个LED，检测光笔是否接收到信号，若接收到信号，对该点的坐标进行存储并点亮。
4.1 光笔的制作
以光敏三极管为主要元件的光笔作为LED显示屏的接收器,通过光笔检测笔尖下方LED的扫描微亮光线使控制器进入中断并记录当前扫描点的坐标编号，从而实现信息输入和LED屏显示控制。
4.2 X、Y扫描逻辑电路的设计
通常LED点阵显示屏采用74LS595进行扫描驱动，每片可驱动8列，驱动16X16LED点阵需要4片，同时每列数据串行输入，逻辑电路移位造成速度过低，故不采用此方法。本设计中采用2片74LS373锁存器对LED点阵X轴方向进行列扫描。同时由于Y方向可能同时点亮多个LED，通过电流较大，故本设计采用两片ULN2803（八路NPN达林顿晶体管，最大集电极电流可达500mA）对Y轴方向进行行扫描。对两片ULN2803同时输入控制信号来实现对每一行的轮流显示控制，可大大简化控制难度，提高扫描速度，显示亮度和器件参数均可达到系统要求的功能设计。
首先进行系统初始化，对相关器件进行配置；接着开始快速扫描16X16LED点阵模块，此时若用光笔放在其上方写字，一旦光笔检测到LED信号，就发送给单片机一个外部中断信号，让单片机停止扫描并记录下此时的X、Y数值进而修改显示缓存中的数据；当全部点阵都扫描过之后，就将显示缓存中的数据显示出来；然后，检测“清屏键”是否被按下，若被按下就将显示缓存中的所有X、Y数据清零；最后，将程序返回到开始处进行新一轮的扫描显示。整个过程中利用视觉暂留原理，虽然LED点阵是被逐个点亮的，但是当扫描速度足够高的情况下，在人眼看来就是一幅静止的图片了。
参考文献：
[1] 诸昌钤.LED显示屏系统原理及工程技术[M].成都:电子科技大学出版社，2000:209-210.
[2] 全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛题目(2009)[G].2009.9.