单片机STC89C58片内有1 KB的片外RAM，能够满足保存四屏显示信息要求，该单片机性价比很高。系统原理图如图2所示。

2．2 光笔及检测电路
    用红外光电三极管自制光笔，光笔检测电路如图3所示。图中Q2是用红外光电三极管，用来完成对32×32点阵红色LED灯点亮或熄灭的检测；R6，RP1用于对Q2进行限流，另外还可以调节RP1来提高或减小输出的电压值；R7，R8是用于给U3A(比较器)的同相端提供基准电压值，通过它跟采集信息输出来的电压值进行比较(U2>U3，U1=Umin)，R12是U3A的输出上拉电阻。工作原理如下：当红光照到红外光电三极管上时，红外光电三极管的电阻变小，其射极电压升高，此时2脚电压比3脚电压高，比较器1端输出为低电平。当电容C11充电一段时间之后，比较器2脚电压比3脚电压低，比较器1端输出为高电平。由此，当检测到光信号时，该电路将产生一个脉冲信号。由于在电路中加了耦合电容，可有效地防止环境对光笔的影响。

    在本系统中，光笔是一个非常重要的一个环节，为了更好的稳定工作，必须添加适当的抗干扰措施。在信号传输方面采用屏蔽软同轴铜线，在红外光电三极管外围套加黑色热缩管，红外光电三极管比单个LED灯的直径小，以确保少受外界红外线的干扰。
2．3 LED双色点阵显示与驱动电路
    LED双色(红、绿)点阵的型号有很多，其中最为常用的有4×4，8×8，16×16式模块，本设计需要一个32×32的双色显示，其显示亮度、体积由设计者自行定义。考虑到采购的因素，选择由16块8×8双色点阵模块组成32×32点阵显示屏，利用由74HC154和74HC595芯片来驱动显示，由串行口工作在模式0(速度快)将显示信息快速送入74HC595。
    LED是一个非线性元器件，当它两端的电压达到一定的值后，通过它本身的电流会急剧上升。考虑32×32点阵式由1 024个发光二极管组成，当它们同时点亮时的电流很大，必须考虑电源供电能力。一般LED的电流值为5～20 mA，取最大值20 mA，同时点亮两行，有：I=20×64= 1 280mA。
2．4 外界光照检测电路
    外界光照检测电路如图4所示。电路采用光敏电阻RP串联一个固定电阻R9，将光照变化转换为电压变化，此电压信号通过芯片AD833进行模数转换(A／D)后，由5脚送入单片机处理，以控制亮度的调节。

    根据分压原理，有：
   
    可见选择不同的R9的阻值可改变Vin的大小，使输入信号在合适的范围之内。光敏电阻RP随光照变化的阻值变化为3～4 kΩ，由上式可计算出R9为3～4 kΩ，取R9=4 kΩ。
2．5 超时低功耗设计
    超时低功耗设计通过软件实现，利用按键设定时间常数，当在设定时间内光笔未接触显示屏或按键未按下时关闭所有显示，使系统进入休眠状态，减少电能消耗，当有按键按下时系统恢复运行。

3 系统软件设计
    系统的软件采用C语言编程，软件在KeilμV3编程环境中编写和调试。为了编写和调试的方便，程序使用模块化设计，根据按键、光笔扫描、LED点阵显示、LCD液晶显示、亮度调节等功能分别设计程序，大大简化了程序的设计和调试工作，节省设计周期。

    系统主程序流程图如图5所示。主程序开始对内部功能寄存器、端口、液晶显示模块等初始化，然后在主循环中进行光笔位置扫描、LED显示缓冲区数据更新、LED点阵输出、液晶模块输出、可见光亮度检测、低功耗判断等功能。在定时器中断子程序中进行按键扫描，完成显示模式的识别，相应的显示模式信息和光标坐标在液晶模块上显示。

4 系统测试
    本设计的测试要求与结果见表1。

    通过测试结果表明，系统能够实现该设计要求的点亮、划亮、反显、清屏、笔画拖动、轮流显示、显示亮度调节、休眠模式等主要功能。

5 结论
    系统主要由微处理器STC89C58、32×32双色LED点阵显示、光笔及检测电路、外界光照强度检测电路、按键输入电路、液晶显示模块等几个部分组成。系统能够实现要求的点亮、划亮、反显、清屏、笔画拖动、轮流显示、显示亮度调节、休眠模式等主要功能。在系统的设计过程中，利用软件和硬件相结合，充分发挥软件编程的灵活性，并最大限度挖掘单片机的硬件资源。系统性价比高，运行稳定，能耗低，显示效果好。