张宇 王善伟

摘要：本文介绍了一种基于STM32的遥控家用点阵屏的设计方法。以STM32F103C8T6单片机为控制核心，利用内部A/D采集光敏电阻信号和音频信号，以调节屏幕亮度并得到音乐频谱;利用STM32内部RTC时钟获取时间信息，利用DS18B20温度传感器获取温度信息。最终测试结果表明：该系统既可当万年历使用，又可以当成温度计使用，还可以显示多彩动态的音乐频谱，带来真正的视听享受。

关键词：STM32;点阵屏;FFT;RTC;DS18B20;频谱;遥控

中图分类号：TP23       文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）16-0295-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： This paper introduces a design method of the telecontrol household lattice screen based on STM32. This screen uses STM32F103C8T6 SCM as its contorl core and an internal A/D module which captures the photoresistance signal to adjust the screen luminance to get musical spectrum. Moreover， screen uses internal RTC clock of STM32 to acquire time information and uses DS18B20 temperature sensor to attain temperature information. The final test results show that the system can be used not only as a calendar， but also as a thermometer. It can also display colorful and dynamic music spectrum， bringing real audio-visual enjoyment.

Key words： STM32;Lattice screen; FFT; RTC;DS18B20;spectrum;Remote control

1引言

LED点阵屏，作为新的显示媒体，可以显示运动的发光图文，显示信息量比较大，可满足户内外的显示要求，有着非常好的广告和告示效果。LED点阵屏室外的应用很广泛，室内的也有，但主要集中在政府和单位的室内宣传显示，家用的LED点阵屏显示几乎没有。

随着生活水平的提高，人们除了注重产品的性能外，也越来越注重产品的装饰效果。现在的音响品质越做越好，外表也美观，但是缺乏一种动态的音频显示效果。家用的万年历显示屏也比较单调，只能固定的显示时间日历，缺乏吸引眼球的动态显示效果。本文介绍了一种基于STM32控制的家用点阵屏的设计方案，满足家用的实用性和装饰性，填补家用点阵屏的空缺。

2 硬件系统设计

2.1 系统设计

基于STM32的家用点阵屏系统主要由点阵屏单元板、点阵屏控制板、遥控器三部分组成。其主控板由STM32系统模块、音频处理模块、光敏电阻模块、温度感应模块、蜂鸣器模块、红外接收模块组成。如图1所示，音频输入信号经过音频处理电路，再经过STM32内部的A/D采集得到数字信号，通过软件FFT快速傅里叶变换处理，将数据送到点阵屏显示;光敏电阻电路把光信号转化成电信号，经过A/D处理，STM32根据A/D处理得到的数据判断光亮度，通过PWM来自动控制点阵屏的亮度;STM32通过温度传感器来读取环境温度，通过内部RTC来获取时间数据，然后经过点阵屏显示;红外遥控接收电路用于与遥控器通信，获取遥控器的按键值，让控制器做出相应的处理，每接收到一次遥控信号，蜂鸣器都会响一声。

2.2 点阵屏接口电路

本设计点阵屏单元板使用的是08接口的室内双色点阵屏，如下图2所示，通过单元板上的74HC138和74HC595和控制板上的STM32 I/O口相连，从而达到控制点阵屏显示的作用，08接口控制共用到11个I/O口。

2.3 音频输入电路

本设计的音乐频谱显示需要音频信号的输入，但从数码设备等输出的音频信号比较弱，需要放大再处理。如图3所示，采用TDA2822将音频信号放大后，然后送到STM32的AD进行转换成数字信号，然后通过FFT处理，将频谱显示出来。AUDIO是TDA2822放大后输出的信号。

3 系统软件设计

3.1 系统控制流程

首先，将程序初始化，设定好相关的初始值，然后读取温度、时间数据，将其显示出来，再读取光敏电阻的电压值，判断光强度，然后自动调节点阵屏的亮度，并随时处于红外接收状态。当接收到红外信号时，判断红外信号的值，并根据该值来判定下一步动作，显示相应的内容。

3.2 FFT音频处理

用ADC模数转换器对输入进来的音频模拟信号进行采样，经过FFT快速傅里叶变换后，取出一些频率项的幅度值，量化显示，驱动点阵点亮对应LED灯。先用ADC模数转换器对输入进来的音频模拟信号进行采样，经过FFT快速傅里叶变换后，取出一些频率项的幅度值，再量化显示，驱动点阵点亮对应LED灯。流程图如图5。根据傅里叶分析，所有声音可以拆分为数个或无数个正弦波信号，而它们又常常具有无数多的随波分量，并且又常常是时刻变化着的，因此一个声音的构成是相当复杂的。把声音的频率含量绘制成曲线，这就形成了频谱。

4 总结

频谱模块的调试要分硬件电路部分和软件部分，在不断地修改和调试下才初步完成了要求，后面还需要优化，显示更多的内容。基本实现了点阵屏对声音频谱的显示，实时显示温度，时间的显示，根据外界亮度实时调整屏幕亮度等功能，在家庭里面具有一定的实用性，有一定的开发前景。

参考文献：

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【通联编辑：梁书】