【正文】 ................................................................. 32 休眠喚醒功能的測(cè)試 .................................................................................................... 32 整體功能的測(cè)試 ............................................................................................................ 32 點(diǎn)亮功能測(cè)試 ..................................................................................................... 32 劃亮功能的測(cè)試 ................................................................................................. 33 筆畫(huà)擦除功能的測(cè)試 ......................................................................................... 33 連字多寫(xiě)及存儲(chǔ)功能的測(cè)試 ............................................................................. 33 總結(jié) ............................................................................................................................................... 34 致謝 ............................................................................................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 36 3 摘要 本課題設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)基于 STM32 的 LED 點(diǎn)陣光筆，可以通過(guò)光筆實(shí)現(xiàn)在 32X32的 LED點(diǎn)陣上書(shū)寫(xiě)、顯示，滿(mǎn)足人們的手寫(xiě)輸入需要，使輸入變得更簡(jiǎn)單、快捷。本系統(tǒng)以 STM32 為核心，通過(guò) STM32 的控制，使 LED 點(diǎn)陣能逐點(diǎn)高速程控點(diǎn)亮熄滅。 本設(shè)計(jì)包括：光筆的設(shè)計(jì)、 32 32 LED 點(diǎn)陣的連接、 32 32 LED 點(diǎn)陣的驅(qū) 動(dòng)控制電路、顯示電路部分功能及原理、鍵盤(pán)的使用及設(shè)計(jì)等。 關(guān)鍵詞： LED 點(diǎn)陣 光筆 STM32 74HC154 4 Abstract This topic design and made a pen of LED dot matrix based on STM32, can achieve writing through light pen in 32 X32 of LED dot matrix, and show in the LED dot matrix, satisfy the people39。 LED顯示屏就是其中一種寫(xiě)字板。目前寫(xiě)字板在智能識(shí)別技術(shù)已相當(dāng)成熟，就算字跡潦草些也不用擔(dān)心電腦無(wú)法識(shí)別。 LED 之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的。LED 的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色 化方向發(fā)展。 LED 顯示屏主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)閺V告業(yè)，它的出現(xiàn)為廣告產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了一種新的視覺(jué)沖擊，廣告業(yè)的蓬勃發(fā)展帶動(dòng)了 LED 顯示屏技術(shù)的創(chuàng)新，漸漸的 LED 顯示屏的一些不足也開(kāi)始進(jìn)入了人們的“視線(xiàn)”，所謂誰(shuí)把握先機(jī)誰(shuí)就離成功越近，這就突出了廣告的實(shí)時(shí)性。 為了解決 LED 顯示屏中內(nèi)容修改不便的問(wèn)題，就需要設(shè)計(jì)一種可以在其上寫(xiě)字的光筆，這樣不僅可以把 LED顯示屏與電腦終端脫離，而不影響其工作，而 且直接在 LED 顯示屏上寫(xiě)字給人的視覺(jué)沖擊也是相當(dāng)?shù)恼鸷场? 手寫(xiě)識(shí)別技術(shù)是指通過(guò)手寫(xiě)板等軌跡捕獲設(shè)備獲得書(shū)寫(xiě)者的書(shū)寫(xiě)信息，將手寫(xiě)字轉(zhuǎn)換輸入計(jì)算機(jī)。 手寫(xiě)漢字識(shí)別技術(shù)發(fā)展至今，無(wú)論在識(shí)別率（幾個(gè)大廠(chǎng)商幾乎都可以 達(dá)到 98%以上）還是識(shí)別速度方面都可以稱(chēng)之為相當(dāng)成熟的技術(shù)了，完全能夠滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的要求。 課題設(shè)計(jì)的思路簡(jiǎn)介 LED 點(diǎn)陣可以實(shí)現(xiàn)掃描微亮和顯示點(diǎn)亮，用 STM32 控制，使 LED 點(diǎn)陣能逐點(diǎn)高速程控點(diǎn)亮熄滅，即工作在人眼不易察覺(jué)的掃描微亮情況下。運(yùn)算之后點(diǎn)亮位置坐標(biāo)處的 LED，即實(shí)現(xiàn)了書(shū)寫(xiě)功能 。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 本課題實(shí)現(xiàn)一種小型的光筆輸入裝置，應(yīng)達(dá)到以下要求： 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)規(guī)模不小于32x32 的 LED 點(diǎn)陣 ,該 LED 點(diǎn)陣能逐點(diǎn)高速程控點(diǎn)亮熄滅；設(shè)計(jì)并制作一支光電感應(yīng)畫(huà)筆，畫(huà)筆在 LED 點(diǎn)陣上隨意移動(dòng)，系統(tǒng)能實(shí)時(shí)捕捉畫(huà)筆筆尖在 LED 點(diǎn)陣上的位置信息； LED 點(diǎn)陣能顯示出由畫(huà)筆描繪的圖案。 根據(jù)課題要求， LED 點(diǎn)陣光筆由主控模塊，按鍵電路、 LED 點(diǎn)陣模塊、光筆電路及 LED 點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)顯示等部分組成?！?LED點(diǎn)陣光筆”檢測(cè)精度要求高且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大，選擇適合的控制模塊，能確保其快速實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定及達(dá)到系統(tǒng)要求的基本條件。 時(shí) 鐘頻率為 72MHz， 是同類(lèi)產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品 。所以我們選擇 STM32 為核心控制芯片。我們采用核心部件為光敏三極管制成的光筆檢測(cè)系統(tǒng)。其靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間快。 點(diǎn)陣設(shè)計(jì) 將點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)電源分為兩路，一路為正常電壓，可以正常顯示；另一路通過(guò)硬件電路調(diào)節(jié)恰好能使點(diǎn)陣處于微亮狀態(tài)。這樣節(jié)省了資源的同時(shí)，也節(jié)約了時(shí)間。 LCD 有明顯的優(yōu)點(diǎn)：微功耗、尺寸小，超薄輕巧、顯示信息量大、字跡清晰、美觀(guān)、視覺(jué)舒適。采用 1602A 液晶顯示器，焊接電路時(shí)較為方便。 系統(tǒng)作用 本設(shè)計(jì)的主要作用是通過(guò) STM32 來(lái)控制點(diǎn)陣和光筆，實(shí)現(xiàn)手寫(xiě)輸入的功能。其中軟件部分通過(guò) C語(yǔ)言編譯，硬件部分由 STM3 74HC15 74LS27 32X32 的 LED 點(diǎn)陣、三極管、 LCD160獨(dú)立按鍵等完 成。 9 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言及開(kāi)發(fā)環(huán)境 C 語(yǔ)言概述 語(yǔ)言的發(fā)展過(guò)程 Ｃ語(yǔ)言是在 70 年代初問(wèn)世的。T)貝爾實(shí)驗(yàn)室正式發(fā)表了Ｃ語(yǔ)言。通常簡(jiǎn)稱(chēng)為《 Kamp。R》標(biāo)準(zhǔn)。R》中并沒(méi)有定義一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn) C 語(yǔ)言，后來(lái)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ American National Standards Institute）在此基礎(chǔ)上制定了一個(gè) C 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，于一九八三年發(fā)表。 語(yǔ)言的特點(diǎn) C 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊，使用方便、靈活。運(yùn)算符豐富，共有 34 種。因此有人把它稱(chēng)為中級(jí)語(yǔ)言。與匯編語(yǔ)言相比，用C 語(yǔ)言寫(xiě)的程序可移植性好。 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 uVision 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片 機(jī) C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng) c 語(yǔ)言的語(yǔ)法來(lái)開(kāi)發(fā)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用 ,而且大大的提高了工作效率和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期 ,他還能嵌入?yún)R編，可以在關(guān)鍵的位置嵌入，使程序達(dá)到接近于匯編的工作效率。 uVision 的編輯器跟大家經(jīng)常使用的 VC或 VC++等開(kāi)發(fā)環(huán)境類(lèi)似，支持語(yǔ)法檢查、代碼編寫(xiě)及調(diào)試等，支持匯編和 C 語(yǔ)言混合編程，編譯器可實(shí)現(xiàn)對(duì) C51， stm32 等單片機(jī)的所有片上資源進(jìn)行操作，支持三字 10 節(jié)的通用指針和特殊功能指針。其開(kāi)發(fā)界面如圖表 3 所示。 關(guān)于 STM32 本課題的所有程序都是在 STM32 的基礎(chǔ)上編寫(xiě)的，所以下面詳細(xì)介紹下 STM32的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及所用到的寄存器。通過(guò)內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)器提供所需的 電源。如圖表 4 所示 12 圖表 4 電源框圖 低功耗 在系統(tǒng)或電源復(fù)位以后，微控制器處于運(yùn)行狀態(tài)。 當(dāng) CPU不需繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，可以利用多個(gè)低功耗模式來(lái)節(jié)省功耗，例如等待某個(gè)外部事件時(shí)。 STM32F10xxx 有三中低功耗模式： 睡眠模式 (Cortex?M3 內(nèi)核停止，外設(shè)仍在運(yùn)行 ) 停止模式 (所有的時(shí)鐘都以停止 ) 待機(jī)模式 ( 電源關(guān)閉 ) 此外，在運(yùn)行模式下，可以通過(guò)以下方式中的一種降低功耗： 降低系統(tǒng)時(shí)鐘 關(guān)閉 APB 和 AHB總線(xiàn)上未被使用的外設(shè)的時(shí)鐘 通用和復(fù)用 I/O 每個(gè) GPI/O 端口有兩個(gè) 32 位配置 寄存器 (GPIOx_CRL， GPIOx_CRH)，兩個(gè) 32位數(shù)據(jù)寄存器 (GPIOx_IDR， GPIOx_ODR)，一個(gè) 32 位置位 /復(fù)位寄存器 (GPIOx_BSRR)，一個(gè) 13 16 位復(fù)位寄存器 (GPIOx_BRR)和一個(gè) 32 位鎖定寄存器 (GPIOx_LCKR)。 輸入浮空 輸入上拉 輸入下拉 模擬輸入 開(kāi)漏輸出 推挽式輸出 推挽式復(fù)用功能 開(kāi)漏復(fù)用功能 每個(gè) I/O 端口位可以自由編程，然而 I/0端口寄存器必須按 32位字被訪(fǎng)問(wèn) (不允許半 字或字節(jié)訪(fǎng)問(wèn) )。圖表 5 給出了 I/O 端口位的基本結(jié)構(gòu) 圖表 5 I/0端口位的基本結(jié)構(gòu) 外部中斷 /事件控制器（ EXTI） 外部中斷 /事件控制器由 19個(gè)產(chǎn)生事件 /中斷要求的邊沿檢測(cè)器組成。每個(gè)輸入線(xiàn)都可以被獨(dú)立的屏蔽。 EXTI 控制器的主要特性如下： 每個(gè)中斷 /事件都有獨(dú)立的觸發(fā)和屏蔽 每個(gè)中斷線(xiàn)都有專(zhuān)用的狀態(tài)位 支持多達(dá) 19 個(gè)中斷 /事件請(qǐng)求 檢測(cè)脈沖寬度低于 APB2 時(shí)種寬度的外部信號(hào) 14 外部中斷 /事件控制器框圖如圖表 6 所示： 圖表 6外部中斷 /事件控制器框圖 如果要產(chǎn)生中斷，必須事先配置好并使能中斷線(xiàn)。當(dāng)外部中斷線(xiàn)上發(fā)生了需要的邊沿時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求，對(duì)應(yīng)的掛起位也隨之被置 1。如果要為產(chǎn)生事件， 必須事先配置好并使能事件線(xiàn)。當(dāng)事件線(xiàn)上發(fā)生了需要的邊沿時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)事件請(qǐng)求脈沖，對(duì)應(yīng)的掛起位不被置 1。 通過(guò)下面的過(guò)程來(lái)配置 19 個(gè)線(xiàn)路做為中斷源： 配置 19 個(gè)中斷線(xiàn)的屏蔽位 (EXTI_IMR)。 配置那些控制映像到外部中斷控制器 (EXTI)的 NVIC 中斷通道的使能和屏蔽位，使得 19 個(gè) 中斷線(xiàn)中的請(qǐng)求可以被正確地響應(yīng)。 配置事件線(xiàn)的觸發(fā)選擇位 (EXTI_RTSR 和 EXTI_FTSR)。 設(shè)置軟件中斷寄存器的請(qǐng)求位 (EXTI_SWIER）。它適用于多種場(chǎng)合，包括測(cè)量輸入 信號(hào)的脈沖長(zhǎng)度 (輸入捕獲 )或者產(chǎn)生輸出波形 (輸出比較和 PWM)。 定時(shí)器是完全獨(dú)立的，而且沒(méi)有互相共享任何資源，它們可以一起同步操作。 4 個(gè)獨(dú)立通道：輸入捕獲、輸出比較、 PWM生成 (邊緣或中間對(duì)齊模式 )、單脈沖模 16 式輸出。 ─輸入捕獲 ─輸出比較 ─支持針對(duì)定位的增量 (正交 )編碼器和霍爾傳感器電路 ─觸發(fā)輸入作為外部時(shí)鐘或者按周期的電流管理 可編程通用定時(shí)器的主要部分是一個(gè) 16 位計(jì)數(shù)器和與其相關(guān)的自動(dòng)裝載寄存器。此計(jì)數(shù)器時(shí)鐘由預(yù)分頻器 分頻得到。時(shí)基單元包含：計(jì)數(shù)器寄存器 (TIMx_CNT)、預(yù)分頻器寄存器 (TIMx_PSC)、自動(dòng)裝載寄存器 (TIMx_ARR)。 圖表 8 計(jì)數(shù)器時(shí)序圖 整體的系統(tǒng)流程圖 本實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)四個(gè)按鍵來(lái)控制光筆在 32X32 點(diǎn)陣上的動(dòng)作，包括點(diǎn)亮、筆畫(huà)擦除，連字多寫(xiě)及休眠定時(shí)的設(shè)置。 具體代碼如下， /***********************************************/ //函數(shù)名 void Lsm（） // 功能 列掃描函數(shù)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣 32 的逐一點(diǎn)亮滅， // 保證每一次只點(diǎn)亮一只 LED /***********************************************/ void Lsm(void) { unsigned char j。 Sm_Row = 0。0xf0。 Dl_Bit。 //微亮輸出列 for(j = 0。j++) //掃描前 8列 { if(Bhzl) { Dl_Bit_Temp = S_Yle[Sm_Line+16][Clzl]amp。 } else { Dl_Bit_Temp = S_Yle[Sm_Line][Clzl]amp。 } if(0 ==Dl_Bit_Temp) { Gpioc_Ph = Gpioc_Ph|0xf00。 Gpioc_Ph = Gpioc_Phamp。 }