摘要：本文設計了一套成本低廉，通過書寫筆可以輕松、簡便地輸入信息并顯示的裝置，以單片機為微控制器，以32×32點陣LED組成顯示模塊，結合行、列掃描驅動邏輯電路，編寫程序控制所有LED點工作在掃描微亮和穩定點亮兩種狀態，用光敏三極管和比較器組成新型光筆，通過光筆檢測筆尖下方LED的掃描微亮光線使控制器進入中斷并記錄當前掃描點的坐標編號，從而實現信息輸入和LED屏顯示控制。所設計的LED顯示屏無需數據傳輸通信，以光筆書寫方式輸入信息，不需要觸控器件，能夠實現2s內劃亮40點滿足書寫流暢的要求，可廣泛應用于需要頻繁更改發布內容的廣告顯示場合。
關鍵詞：LED點陣顯示屏；光電書寫筆；微亮掃描；光敏檢測

0 前言
LED點陣顯示屏可以顯示變化的數字、文字、圖形圖像，動態范圍廣，亮度高，壽命長，工作穩定可靠，已成為眾多顯示媒體以及戶外作業顯示的電子工具，廣泛應用于車站、賓館、體育、金融、證券等廣告或交通運輸行業。LED點陣顯示屏一般由四個主要部分組成：微控制器主控單元、譯碼驅動電路、LED點陣電子屏、通信模塊。其中通信模塊通常是RS-485接口，甚至是GSM無線通信模塊，實現顯示屏與上位機的通信接收，顯示數據和發布信息。這種信息獲取方式需要聯機，有時不是十分方便，本文以2009年全國大學生電子設計競賽H題為要求，設計一套書寫式LED點陣顯示屏，通過手寫輕松、簡捷地輸入顯示內容。

1 系統方案設計
常見的書寫筆是基于觸控技術構成的輸入設備，由觸摸屏和書寫筆構成，觸摸屏有矢量壓力傳感技術、電阻技術、電容技術、紅外線技術、表面聲波技術五種類型，價格昂貴。由于LED顯示屏本身具有點陣光源，結合光電傳感技術設計新型信息采集輸入電路，可節省觸控模塊的材料費用，同時亦可避免其透光差而影響顯示畫面的清晰度及長期使用后出現坐標漂移、影響使用精度等缺點。
書寫式LED點陣顯示系統分為微控制器單元、X／Y軸掃描驅動單元、LED點陣模塊和光筆傳感器單元等，結構組成原理如圖1所示。系統中，1024個發光二極管以32×32的方式排列成LED點陣顯示模塊，工作于兩種狀態：a．由微控制器單元通過X、Y軸方向的掃描驅動單元逐行、逐列地輪流短時間點亮每個LED，使整個LED模塊處于掃描微亮狀態；b．由微控制器根據顯示內容譯碼成為行、列控制信號將信息構成點穩定點亮。兩種狀態由微控制器以微觀時間片分時完成，宏觀上同時存在。掃描微亮狀態下每個LED點亮時配以唯一的編號，書寫時，當某個LED的掃描微亮光線恰好被靠近的光筆尖內置光敏三極管檢得時，光電流經脈沖比較整形電路輸出下降沿信號，引起微控制器中斷，由中斷程序識別筆尖靠近的LED編號，并記入內存顯示緩沖區待微控制器在穩亮狀態處理。

為了達到書寫流暢，設計在2s鐘內劃亮40點，則任一點劃亮周期為50ms，這就是1024點的微亮掃描周期，以此計算得每點的掃描微亮時間大約為48 μs，這個時間由微控制器內部定時器定時，由定時中斷服務程序完成LED編號和輪流點亮。微亮掃描時先從第1行開始逐列掃描，待第一行完成后再掃描第二行，以此類推直至掃描完最后一行再次循環。由于每點在50 ms重復點亮一次，只要光筆傳感器在某點停留時間超過50ms必將感應到微亮光線而進入中斷記錄該點坐標。