【正文】 管作為感光元件，所以先介紹下光敏三級管的結(jié)構(gòu)及工作原理，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。 //微亮輸出列 Lsm()。 Gpiod_Ph = Gpiod_Ph|Sm_Line。//微亮片選高位 Gpiod_Ph = Gpiod_Phamp。 //列大于 24 小于 32 Clzl = 3。 //微亮輸出列 Lsm()。 Gpiod_Ph = Gpiod_Ph|Sm_Line。//微亮片選高位 Gpiod_Ph = Gpiod_Phamp。 //列大于 16 小于 24 Clzl = 2。 //微亮輸出列 Lsm()。 Gpiod_Ph = Gpiod_Ph|Sm_Line。//微亮片選高位 Gpiod_Ph = Gpiod_Phamp。 //列大于 8 小于 16 Clzl = 1。//微亮輸出列 Lsm()。 Gpiod_Ph = Gpiod_Ph|Sm_Line。//微亮片選高位 Gpiod_Ph = Gpiod_Phamp。 //列小于 8 Clzl = 0。k 16。 //行大于 16 Sm_Line = 0。//微亮片選高位 GPIO_Write(GPIOD,Gpiod_Ph)。//微亮片選高位 Gpioc_Ph = Gpioc_Phamp。 //列掃描 Sm_Line++。 GPIO_Write(GPIOD,Gpiod_Ph)。0xd0。 Gpiod_Ph = Gpiod_Ph|0xd0。 //列掃描 Blzl = 3。 GPIO_Write(GPIOD,Gpiod_Ph)。0xd0。 Gpiod_Ph = Gpiod_Ph|0xd0。 //列掃描 Blzl = 2。 GPIO_Write(GPIOD,Gpiod_Ph)。0xd0。 Gpiod_Ph = Gpiod_Ph|0xd0。 //列掃描 Blzl = 1。 GPIO_Write(GPIOD,Gpiod_Ph)。0xd0。 Gpiod_Ph = Gpiod_Ph|0xd0。k++) //行循環(huán) 16 次 0~15 { Blzl = 0。 //行掃描次數(shù) for(k = 0。 Bhzl = 0。0xeff。 Gpioc_Ph = Gpioc_Ph|0xe00。 //左移一位 if(0x100 == Dl_Bit)Dl_Bit = 0x01。 Sm_Row++。 //緩存列掃描信息 GPIO_Write(GPIOC,Gpioc_Ph)。 //GPIOC 緩存低八位清零 Gpioc_Ph = Gpioc_Phamp。 } } Gpioc_Ph = Gpioc_Phamp。 Gpioc_Ph = Gpioc_Phamp。0xbff。 } else if(2 == Clzl) { //第三個 8位點亮 Gpioc_Ph = Gpioc_Ph|0xb00。 Gpioc_Ph = Gpioc_Phamp。0xeff。 //不亮 } else { if(0 == Clzl) { //第一個 8位點亮 Gpioc_Ph = Gpioc_Ph|0xe00。Dl_Bit。Dl_Bit。j 8。 //緩存列掃描信息 GPIO_Write(GPIOC,Gpioc_Ph)。 //GPIOC 緩存低四位清零 Gpioc_Ph = Gpioc_Phamp。 //列掃描次數(shù)初值 18 Gpioc_Ph = Gpioc_Phamp。 Dl_Bit = 0x01。具體的系統(tǒng)流程圖如圖表 9： 17 開 始 硬 件 初 始 化等 待 按 鍵 進 入 是 否 觸 屏掃 描 L E D 屏是 否 有 光 信 號 返 回待機頁面選擇坐 標 點 亮整屏擦除筆畫擦除反顯測頻數(shù)據(jù)存儲初始化計數(shù)定時控制NYNNYY 圖表 9 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖 32X32 點陣行列掃描的實現(xiàn) 主控制程序包括系統(tǒng)初始化（ GPIO 的設(shè)置，時鐘的設(shè)置，定時中斷的設(shè)置等等），點陣掃描控制，按鍵功能的程序（點亮，反顯，擦除，連字多寫，休眠定時）， 點陣掃描控制程序 分為行掃描與列掃描 ， 行掃描由 STM32 的 GPI0C 口通過對四片 74LS273 的控制來實現(xiàn)循環(huán)點亮點陣的 32 行，同時通過對兩片 74HC154 的控制來實現(xiàn) 32 列的循環(huán)點亮，為了盡可能的節(jié)省 GPIO 口，用到了片選，即 當需要點亮 某一芯片時 時， 控制對應(yīng)的 GPIO 口輸出 0其它芯片輸出 1，只有該 芯 片有效，反之，控制片選無效， 從而達到節(jié)省 GPIO 的目的，利用微亮掃描過程實現(xiàn) 循環(huán)點亮 1024 個 點。圖表 8 為內(nèi)部時鐘分頻因子為 2 時的計數(shù)器時序圖。計數(shù)器、自動裝載寄存器和預(yù)分頻器寄存器可以由軟件讀寫，在計數(shù)器運行時仍可以讀寫。這個計數(shù)器可以向上計數(shù)、向下計數(shù)或者向上向下雙向計數(shù)。 使用外部信號控制定時器和定時器互連的同步電路 如下事件發(fā)生時產(chǎn)生中斷 /DMA： ─更新：計數(shù)器向上溢出 /向下溢出，計數(shù)器初始化 (通過軟件或者內(nèi)部 /外部觸發(fā) ) ─觸發(fā)事件 (計數(shù)器啟動、停止、初始化或者由內(nèi)部 /外部觸發(fā)計數(shù) )。 通用 TIMx (TIM TIM TIM4 和 TIM5)定時器功能包括： 16位向上、向下、向上 /向下自動裝載計數(shù)器 16 位可編程 (可以實時修改 )預(yù)分頻器，計數(shù)器時鐘頻率的分頻系數(shù)為 1～ 65535之間的任意數(shù)值。使用定時器預(yù)分頻器和 RCC 時鐘控制器預(yù)分頻器，脈沖長度和波形周期可以在幾個微秒到幾個毫秒間調(diào)整。 通用 I/O 端口與 16 個外部中斷 /事件的連接方式如圖表 7 所示： 15 圖表 7 外部中斷通用 I/O映射 通用定時器 通用定時器是一個通過可編程預(yù)分頻器驅(qū)動的 16 位自動裝載計數(shù)器構(gòu)成。 配置 19 個中斷 /事件線屏蔽位 (EXTI_IMR, EXTI_EMR)。 配置 19 個事件線的屏蔽位 (EXTI_EMR)。 配置所選中斷線的觸發(fā)選擇位 (EXTI_RTSR 和 EXTI_FTSR)。通過在軟件中斷 /事件寄存器寫 1，也可以通過軟件產(chǎn)生中斷 /事件請求。根據(jù)需要的邊沿檢測通過設(shè)置 2 個觸發(fā)寄存器，同時在事件屏蔽寄存器的相應(yīng)位寫 1 允許事件請求。在掛起寄存器的對應(yīng)位寫 1，可以清除該中斷請求。根據(jù)需要的邊沿檢測設(shè)置 2個觸發(fā)寄存器，同時在中斷屏蔽寄存器的相應(yīng)位寫 1允許中斷請求。掛起寄存器保持著狀態(tài)線的中斷要求。每個輸入線可以獨立地配置輸入類型 (脈沖或掛起 )和對應(yīng)的觸發(fā)事件 (上升沿或下降沿或者雙邊沿都觸發(fā) )。 GPIOx_BSRR 和 GPIOx_BRR 寄存器允許對任何 GPIO 寄存器的讀 /更改的獨立訪問；這樣，在讀和更改訪問之間產(chǎn)生 IRQ 時不會發(fā)生危險。每個 I/O 端口的特定硬件特征， GPIO 端口的每個位可以由軟件分別配置成多種模式。用戶需要根據(jù)最低電源消耗，最快速啟動時間和可用的喚醒源等條件，選定一個最佳的低功耗模式。運行狀態(tài)下的 HCLK 為 CPU 提供時鐘，內(nèi)核執(zhí)行程序代碼。當主電源 VDD掉電后，通過 VBAT 腳為實時時鐘 (RTC)和備份寄存器提供電源。 電源 STM32 的工作電壓 (VDD)為 ～ 。 圖表 3 開發(fā)界面 11 第四章 點陣光筆各模塊詳細設(shè)計 經(jīng)過上一章的介紹相信對本課題的開發(fā)環(huán)境及開發(fā)平臺有了比較深入的了解，接下 來讓我們進入系統(tǒng)設(shè)計階段。調(diào)試器則可以提供原生的模擬調(diào)試環(huán)境，支持斷點和隨時查看當前源程序運行位置。 本實驗用的是 Keil uVision4 在 STM32 基礎(chǔ)上進行的編程， uVision 的工程由源文件、開發(fā)工具選項及編程說明組成，且包含器件數(shù)據(jù)庫，可以看到該芯片的 Vendor、Family， Description（制作工藝、片上資源等）、 Option 等信息，可以自 動設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項。但是， C 語言對程序員要求也高，程序員用 C 寫程序會感到限制少、靈活性大，功能強，但較其他高級語言在學(xué)習(xí)上要困難一些。生成目標代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。 C 把括號、賦值、逗號等都作為運算符處理，從而使 C 的運算類型極為豐富，可以實現(xiàn)其他高 級語言難以實現(xiàn)的運算，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句語法限制不太嚴格，程序設(shè)計自由度大 C語言允許直接訪問物理地址，能進行位（ bit）操作，能實現(xiàn)匯編語言的大部分功能，可以直接對硬件進行操作。 ANSI C 一共只有 32 個關(guān)鍵字， 9 種控制語句，程序書寫自由，主要用小寫字母表示，壓縮了一切不必要的成分。通常稱之為 ANSI C。但是，在《 Kamp。R》，也有人稱之為《 Kamp。同時由 和 合著了著名的“ THE C PROGRAMMING LANGUAGE”一書。一九七八年由美國電話電報公司 (ATamp。完成 LED點陣和光筆的設(shè)計，就能實現(xiàn)光筆在 LED 點陣屏上的點亮，劃亮，擦除，甚至連字多寫及存儲、顯示功能，為了節(jié)省能源本系統(tǒng)還加入了定時休眠的功能。想要實現(xiàn)此功能，就需要對軟件部分、硬件部分有深入的研究。 控制按鍵的設(shè)計 本實驗采用了四個按鍵，分別控制光筆的點亮，劃寫，擦除，休眠時間設(shè)置，休眠喚醒，寫字保護等功能，四個指示燈分別作為各功能的提示燈。使整個控制系統(tǒng)更加人 性化。 顯示方案設(shè)計 采用 LCD 液晶顯示器。當書寫時，點陣處于微亮狀態(tài)，光筆劃過后，正常顯示劃過的點，結(jié)合軟件實現(xiàn)點陣的顯示。所以我們選用光敏三極管作為光筆的檢測部件。光敏三極管除了能將光信號 轉(zhuǎn)換成電信號的功能外，還有對電信號放大的功能。 8 光筆設(shè)計 光筆設(shè)計的關(guān)鍵是選擇合適的傳感器件，只有具有很高的靈敏度和一定的響應(yīng)時間的傳感器才能完成系統(tǒng)的要求及功能。內(nèi)置 32K到 128K 的閃存 ，運行速度快、低功耗（在 72MHz 時消耗 36mA(所有外設(shè)處于工作狀態(tài) )，待機時下降到 2 uA）、高集成度（集成了復(fù)位電路、低電壓檢測、調(diào)壓器、精確的 RC 振蕩器等），功能和性能都要比 51 系列強大很多。 STM32 系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的 ARM CortexM3 內(nèi)核。系統(tǒng)框圖如 圖表 2所示 圖表 2 系統(tǒng)框圖 各模塊的設(shè)計 核心控制模塊的設(shè)計 核心控制模塊是系統(tǒng)的大腦，控制著系統(tǒng)的所有輸入輸出、計算、判斷與決策。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如 圖表 1 所示 圖表 1 LED 點陣光筆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 7 第二章 LED 點陣光筆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介 系統(tǒng)的總體設(shè)計 本設(shè)計主要由軟件部分、硬件部分構(gòu)成。在設(shè)計中，我們運用了 416 線譯碼器 74HC154 控制點陣的行和列， 6 通過 STM32 的控制實現(xiàn)顯示功能。當光筆在點陣上劃過時，通過編程檢測獲得光筆所在位置的行列坐標，并記錄行列坐標。 本課題綜合運用 LED顯示屏和手寫技術(shù)，設(shè)計了一款可以在 32 32LED 點陣上寫字的光筆，可以實現(xiàn)在點陣上書寫，滿足人們的手寫輸入需要。用戶在手寫板和觸摸屏上書寫的筆畫以類似于矢量圖的形式被計算機存儲下來，通過對文字圖像的抬筆、落筆、筆跡上各像素的空間位置等信息進行處理與對照，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為計算機所使用的文字代碼進行輸出。廣告人的創(chuàng)作靈感往往就在那么一瞬間，如果這種帶手寫筆的 LED顯示屏得到發(fā)展，人們就可以看到在廣場上的藝術(shù)展。由于 LED 顯示屏必須通過電腦終端控制，所以為其中內(nèi)容修改帶來了不便。 當前， LED 顯示屏的應(yīng)用已涉及社會經(jīng)濟的許多領(lǐng)域。這些優(yōu)點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。 LED 顯示屏面積可以根據(jù)需要由單元模塊任意拼裝，以 其變化豐富的色彩，圖案實時動態(tài)的顯示模式，完美的多媒體效果，強大的視覺沖擊力將信息、文字、圖片、動畫、視頻等多種方式顯示出來 ,成為信息傳播的劃時代產(chǎn)品 ,在鐵路民航、體育場館、會議廳、高速公路、廣場、大型商