感光屏系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) - LED點(diǎn)陣模塊的感光屏設(shè)計

　　2? 感光屏系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　2.1? 器件選擇

　　根據(jù)以上原理，LED接收的入射光的波長與其發(fā)射光波長相等的時候，系統(tǒng)有最好的靈敏度，所以為了增強(qiáng)系統(tǒng)的靈敏度，采用發(fā)射光波長和點(diǎn)陣屏差不多的LED制作成發(fā)光筆。

　　對于點(diǎn)陣屏，選用了TOP23088DU與SZ420788K兩種不同大小的點(diǎn)陣模塊做對比測試。其中，TOP23088DU模塊的像素點(diǎn)LED直徑為5 mm，像素間距7.62×7 mm，模組尺寸 60.2×60.2 mm，像素點(diǎn)透明；SZ420788K模塊的像素點(diǎn)LED直徑為2 mm，像素間距 2.5×7 mm，模組尺寸 20.2 mm×20.2 mm，像素點(diǎn)半透明。兩種模塊通電測試均為共陰發(fā)紅色光的點(diǎn)陣模塊。

　　C8051F020 MCU是高集成度的混合信號片上系統(tǒng)，有按 8 位端口組織的 64 個數(shù)字I/O引腳（C8051F020）。低端口（P0、P1、P2 和 P3）既可以按位尋址也可以按字節(jié)尋址。高端口（P4、P5、P6和 P7）只能按字節(jié)尋址。所有引腳都耐 5 V電壓，都可以被配置為漏極開路或推挽輸出方式和弱上拉。端口 I/O單元的原理框圖如圖5所示。

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　　由圖5中I/O口結(jié)構(gòu)可知，C8051F020具有漏極開路狀態(tài)，完全可以滿足測量所要求。2.2系統(tǒng)構(gòu)成考慮到實(shí)驗(yàn)的方便，用8×8點(diǎn)陣，并采用常見的行列式掃描結(jié)構(gòu)，所以共需要16個I/O口，這里考慮使用P0、P1口。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6和圖7所示。

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圖7

　　2.3? 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　根據(jù)上述原理，結(jié)合具體的LED點(diǎn)陣屏，程序流程如圖8所示。

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圖8

　　由圖6中的矩陣所示，先將P0口全部置高電平，然后輪流對每一列進(jìn)行置低電平、高阻態(tài)、延時、檢測是否為低電平、反轉(zhuǎn)點(diǎn)亮LED的操作，完成對8×8＝64像素點(diǎn)陣的操作。由于單片機(jī)操作速度很快，而且LED的滾降時間很快，所以每完成一次操作，可以很快在點(diǎn)陣屏上形成一幅文字畫面。

　　3? 測試結(jié)果

　　① 兩種模塊的對比，通過對TOP23088DU與SZ420788K兩種不同大小的點(diǎn)陣模塊做對比測試發(fā)現(xiàn)，由于TOP23088DU屏的像素點(diǎn)是全透明的像素點(diǎn)，而SZ420788K雖小， 但像素點(diǎn)為半透明像素點(diǎn)， TOP23088DU屏明顯對入射的紅光更為敏感，實(shí)現(xiàn)效果更好。

　?、?功能實(shí)現(xiàn)： 可用光筆在點(diǎn)陣屏上連續(xù)掃描， 觀察到點(diǎn)陣被點(diǎn)亮；可在點(diǎn)陣屏上寫入漢字筆畫擦除，逐個顯示及其移動；可以在屏上全部點(diǎn)亮后，通過掃描熄滅。用示波器觀察，可以明顯檢測到在充放電的一瞬間出現(xiàn)的脈沖電壓。

　　結(jié)語

　　本文所述的LED感光屏的具有操作簡單、成本低、穩(wěn)定性較好的優(yōu)點(diǎn)。利用PN結(jié)光電效應(yīng)的原理發(fā)掘了普通LED的更多功能，既可以作為發(fā)光元件，也可以作為感光元件，從而為開發(fā)低成本的多功能顯示屏提供了很好的參考。當(dāng)然，該感光屏也有些許不足，如點(diǎn)陣像素點(diǎn)較多時延時明顯，感光靈敏度、抗干擾性等也有待進(jìn)一步提高。

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