基于stm32的led點(diǎn)陣光筆設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文硬件部分(編輯修改稿)
2025-07-24 18:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 列時(shí)鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類(lèi)產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶(hù)的最佳選擇。兩個(gè)系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻率72MHz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品。這里我們選用STM32F103系列作為控制系統(tǒng)。要利用STM32設(shè)計(jì)點(diǎn)陣光筆，首先，要求具有一定的硬件基礎(chǔ)知識(shí)；其次，要求具有一定的軟件設(shè)計(jì)能力，能夠根據(jù)系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)出所需要的程序；再次，要具有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。 STM32F103功能概述 主要特點(diǎn)STM32F系列屬于中等容量增強(qiáng)型，32位基于ARM核心的帶64或者128K字節(jié)閃存的微控制器，具有USB,CAN,7個(gè)定時(shí)器，2個(gè)ADC,9個(gè)通信接口。其主要特點(diǎn)有： ARM 32位的Cortex M3 CPU 最高72MHZ工作頻率，、MHZ（） 單周期乘法和硬件除法 從64K或者128K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器 高達(dá)20K字節(jié)的SRAM 、復(fù)位和電源管理 上電/斷電復(fù)位（POR/PDR）、可編程電壓監(jiān)測(cè)器（PVD） 416MHZ晶振振蕩器 內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)教的8MHZ的RC振蕩器 內(nèi)嵌帶校準(zhǔn)的40KMZ的RC振蕩器 產(chǎn)生CPU時(shí)鐘的PLL 帶校準(zhǔn)的32KMZ的RC振蕩器 睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式 Vbat為RTC和后備寄存器供電 2個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1us轉(zhuǎn)換時(shí)間（多達(dá)16個(gè)輸入通道） 轉(zhuǎn)換范圍： 雙采樣和保持功能 溫度傳感器 7通道DMA控制器 支持的外設(shè)：定時(shí)器、ADC、SPI、I平方C和USRT 26/37/51/80個(gè)II/O口，所有I/O口一顆映像到16個(gè)外部中斷；幾乎所有的端口均可容忍5V信號(hào) 串行單線調(diào)試（SWD)和JTAG借口 3個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入 1個(gè)16位帶死區(qū)控制和緊急剎車(chē)，用于電機(jī)控制的PWM高級(jí)控制定時(shí)器 2個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器（獨(dú)立的和窗口型的） 系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器：24位自減型計(jì)數(shù)器 多達(dá)2個(gè)I平方C接口(支持SMBus/PMBus) 多達(dá)3個(gè)USART接口（支持ISO7816接口，LIN，IrDA接口和調(diào)制解調(diào)控制） 多達(dá)2個(gè)SPI接口(18M位/秒） CAN接口（） USB CRC計(jì)算單元，96位的新批唯一代碼 ECOPACK封裝 引腳圖及功能概述引腳圖 如圖表 3所示圖表 3 STM32F103引腳圖引腳功能 1—15—124—229—451—776—995—98 為GPIO口，實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能。 VDD 為電源 VSS 為電源地 主控模塊原理圖圖表 4 主控模塊原理圖第四章 硬件設(shè)計(jì) 光筆的設(shè)計(jì)光筆采用PT3333C型光敏三極管檢測(cè)點(diǎn)陣屏發(fā)光的強(qiáng)弱變化電壓信號(hào)，LM393為比較器。當(dāng)光筆檢測(cè)到光強(qiáng)的變化后，電壓發(fā)生變化，系統(tǒng)接收信號(hào)后迅速定位光筆所在位置的行列值，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后，點(diǎn)亮該處LED燈，實(shí)現(xiàn)顯示功能。光筆原理圖如圖表 5圖表 5 光筆原理圖在一空的筆殼內(nèi)，將光敏三極管放置在筆殼底端，光敏三極管的引腳從一個(gè)與其直徑等寬的空管引出至空管的頂部，并在其中一引腳中接一彈片，在接近的地方用銅片貫穿空管且正好卡在筆管的內(nèi)部。與此同時(shí)，用一彈簧套在空管外部，并將其底部固定，這樣，當(dāng)筆管在點(diǎn)陣屏上上下抖動(dòng)時(shí)，內(nèi)部光敏三極管就能很好的檢測(cè)了。其結(jié)構(gòu)如圖表 6圖表 6 光筆結(jié)構(gòu)圖 光敏三極管功能概述光敏三極管與普通半導(dǎo)體三極管一樣，是采用半導(dǎo)體制作工藝制成的具有NPN 或PNP 結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體管。它在結(jié)構(gòu)上與半導(dǎo)體三極管相似，它的引出電極通常只有兩個(gè)，也有三個(gè)的。有電流（Current）放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時(shí)也受光輻射的控制。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。我們就是利用光敏三極管的這種特性來(lái)實(shí)現(xiàn)光筆的功能。光敏三極管的結(jié)構(gòu)如圖所示。為適應(yīng)光電轉(zhuǎn)換的要求，它的基區(qū)面積做得較大，發(fā)射區(qū)面積做得較小，入射光主要被基區(qū)吸收。和光敏二極管一樣，管子的芯片被裝在帶有玻璃透鏡金屬管殼內(nèi)，當(dāng)光照射時(shí)，光線通過(guò)透鏡集中照射在芯片上。當(dāng)具有光敏特性的PN 結(jié)受到光輻射時(shí)，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個(gè)放大了相當(dāng)于β倍的信號(hào)電流。 LM393電壓比較器功能概述 1. LM393概述LM393 是雙電壓比較器集成電路。該電路的主要特點(diǎn)如下： 比較器數(shù):2 工作溫度范圍:0176。C +70176。C 通道數(shù):2 工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源： 2～ 36V， 雙電源：177。1～177。18V； 消耗電流小， ICC=； 輸入失調(diào)電壓小， VIO=177。2mV； 共模輸入電壓范圍寬， VIC=0～； 輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容； 輸出可以用開(kāi)路集電極連接“或”門(mén)； 采用雙列直插8 腳塑料封裝（DIP8）和微形的雙列8 腳塑料封裝（SOP8）。 比較器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖表 7圖表 7 比較器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 1 OUT1 輸出端1 2 IN(1) 反向輸入端1 3 IN+(1) 正向輸入端1 4 GND 地 5 IN+(2) 正向輸入端2 6 IN(2) 反向輸入端2 7 OUT2 輸出端
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