简易LED书写显示屏设计

0 前言

传统黑板，有的用木材制成，有的用磨砂玻璃，有的用水泥抹面制成，但无论哪种黑板都没有离开粉笔，飞扬的粉尘损害着师生的身心健康。视觉效果受环境光线的影响，也受观察角度的影响，有时甚至看不清黑板上的内容。不但引起视觉疲劳，诱发近视眼，而且也影响学习的积极性。

多媒体投影虽然解决了教室粉尘污染、书写板书费时费力等缺点，但仍然存在价格较贵等无法克服的局限和弊端。大多数时候，投影显示屏只能用来显示信息，如果需要做笔记、进行标注，还是只能借助于键盘和鼠标。当然这样可以进行交互式的展示和讨论，但是却没有传统的黑板那么直接。不能直接在显示界面上进行书写和操作成了多媒体投影的一大弱点。

为了彻底消除传统黑板的种种缺点及投影仪的不足，本课题主要研究一种不用粉笔、不用擦拭、无粉尘、任意书写、绘图且价格便宜的LED书写显示屏，它可与计算机联网，显示动态或静态画面。亮度可调，颜色可选，保护了视力，有利于师生的身心健康，增加教学和学习的兴趣。

1 系统框图

图1 整体系统框图

2 硬件电路设计

2.1 磁笔与磁敏电阻的选用

为了对其他发光二极管产生干扰本课题中采取了三种措施。首先，根据磁敏电阻的特性选用了大小为1K阻值的磁敏电阻，那么在磁场作用下其阻值会达到3K大小。另外，在磁笔的选用和制作时也要考虑磁笔在接触显示屏时可能引起周围二极管同时发光，所以我们在选用磁笔时其笔头所带的磁体应该是十分小但也不会影响其书写的效果。最后，在确定电阻阻值的时候也考虑到了这点，所以，根据同相比例运算放大的特性，使得1号管脚输出电压在2.6V左右，即能够实现输出脉冲实现书写的效果又降低的灵敏度不会引起周围二极管的反映。综合这三点的考虑基本上解决了抗干扰这个问题。

2.2 电磁检测及显示

图2 电磁检测及显示

采用D触发器给二极管提供电压使二极管发光显示，D触发器只有在收到脉冲信号使才会触发，在其他时间内电路的状态不会发生变化，从而提高了触发器的可靠性和抗干扰能力。在比较器7号脚有高低电平变化产生脉冲信号时，触发器3号脚才会产生CLK信号使得二极管工作。本文所用触发器是动态输入，表明在CP上升沿触发。采用的磁敏电阻为遇到磁场后的阻值是原来的三倍,根据磁敏电阻原来阻值为1K可以计算得到R5的阻值约为5.7K。

2.3 串行通信

图3 串行通信电路

图4 程序流程图

单片机P1和P2口连接二极管，可以将二极管的信号传送的单片机里面，单片机检测到信号后会自动将信息保存，另外设计单片机自动扫描周期为1S，在扫描时如果检测到信号与原来信号是一致的那么不存储，如果与原来信号不一致，那么将自动存储信号，如果检测到信号为0时，将放弃存储本次检测到的信息。然后单片机通过串行通信可以将存储的信息传递给计算机。

3 程序设计

程序设计主要完成整个硬件系统的初始化、数据采集与存储、显示控制和通信等。程序流程图如图4所示