基于STM32的LED点阵屏的设计与实现

　　近年来，随着信息产业的高速发展，点阵LED 显示屏已广泛应用于金融行业、邮电行业、体育馆、广告业等各种广告发布和信息显示系统，成为信息传送的重要手段。本文介绍的LED 书写点阵屏，不但可以像普通显示屏一样作为信息输出设备，而且可以通过光笔直接在LED 显示屏上进行信息输入，普通的显示屏也具有"手写"的功能了。

　　1 硬件系统设计

　　本系统总体框图如图1 所示，由键盘与显示模块、光笔模块、LED 点阵屏模块、STM32 控制模块、电源模块五部分组成。

　　图1 总体方案方框图

　　1. 1 核心控制模块

　　本系统以STM32F103VCT6 为控制核心。

　　STM32 是32 位微处理器，具有低功耗，中断延迟小，高性能等特点。STM32 处理器采用了指令预测和流水线技术，它的取指、译码和执行是同时进行的，分支预测给流水线提供连续的指令流，流水线可以不断地执行有效指令，因此STM32 的速度比8051 快得多; STM32 处理器内部集成锁相环可实现最大72MHZ 的工作频率，为实现高速的系统响应( 高速的扫描) 提供了基础; 其内置的两个看门狗定时器( 独立看门狗和窗口看门狗) 使系统更加稳定[1].STM32F103VCT6 有1 个12 位的us 级的A /D 转换器，9 个定时器，2 个I2C 接口，5个UART 接口，3 个SPI 接口，为以后的扩展提供了条件。

　　1. 2 光笔电路设计

　　人眼能分辨刷屏次数为24 次，根据经验本系统点阵屏的刷屏速度采用每秒70 次的经验刷屏次数，即70Hz,故要求光笔的反应速度大于70Hz.扫描方式是每一时刻只有一个点点亮，并且这个亮点朝一个方向移动，这时主控扫描的速度是1M.使用的点阵屏为32 ×32.当每秒刷屏次数超过24 次时才看不出点阵屏闪烁，在本系统中每秒刷屏68 次，所以光电器件所要达到的频率最小为68Hz,光电三极管( 3DU33) 灵敏度高，响应时间短，光敏三极管输出的脉冲经过74HC14 整形输出。光笔电路图如图2 所示：

　　图2 光笔原理示意图

　　1. 3 LED 点阵屏模块

　　32 × 32 LED 点阵屏电路原理框图如图3 所示。

　　STM32 主控器I /0 口作为点阵屏模块的输入控制信号，其中OE 为使能端，CLK 为时钟线，LT 为锁存信号，DA 为数据线，A、B、C、D 为行选通地址线[2].电路中74HC245 起总线缓冲作用，2 片74HC138 构成4 - 16 译码器，实现16 路的行选通，选通信号经由4953MOS 管激励为行驱动，行驱动为H1 ~ H16,每一行驱动负责32 × 32 点阵两行的选通( 如H1 控制第1 行和第17 行，H2 控制第2 行和第18 行) .串行数据由74HC245 缓冲后，送入级联的74HC595 串并转换和驱动，电路中共设计有8 片74HC595,其中4 片用于第1 行~ 第16 行的列数据转换，另外4 片用于第17 行~ 第32 行的列数据转换。

　　图3 LED 点阵屏电路原理框图