1621516點陣led顯示屏_畢業設計論文任務書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40U1A T 89 C 5 1+C61 0uABCDG1GNDT X D － S C KR X D － SIS C L RRCK表 21 P3 各端口第二功能 單片機系統外圍電路 單片機系統外圍電路形式如圖 34 所示。單片機振蕩器反相放大器的輸入端（ XTAL1）和輸出端（ XTAL2）之間接上 12MHz 或更高頻率的晶振，以獲得較高的刷新頻率，使顯示更穩定。電容 C C5 是晶振的負載電容，主要起頻率微調和穩定的作用。單片機的串行口工作在方式 0 下，作為同步移位寄存器使用，端口 RXD（ ）作為數據移位的輸入 /輸出端 ，而由 TXD（ ）端輸出移位時鐘脈沖。移位數據的發送和接收均以 8 位為一幀，不設起始位和停止位，無論輸入 /輸出，均低位在前高位在后。 89C51 的通用 I/O 口P1 作為顯示數據和二進制行號的公用輸出口。兩種數據的輸出在時間上是錯開的。 P1 口的低 4 位與行驅動器相連，送出二進制的行選信號； ～ 口則用來發送控制信號。P0 和 P2 口空著，在有必要的時候可以擴展系統的 ROM 和 RAM[5,6]。 圖 22 單片機系統外圍電路 端口引腳 第二功能 —— RXD 串行口輸入端 —— TXD 串行口輸出端 —— 0INT 外部中斷 0 請求輸入端 —— 1INT 外部中斷 1 請求輸入端 —— T0 定時 /計數器 0 外部信號輸入端 —— T1 定時 /計數器 1 外部信號輸入端 —— WR 外 RAM 寫選通信號輸出 端 —— RD 外 RAM 讀選通信號輸出端 北華航天工業學院畢業論文 7 硬件系統 由于 LED 顯示屏的特性及作用， 大多數 的 LED 顯示屏都 是放在 戶外 的 ，所以對硬件的質量要求非常的高。 也 為方便檢修和維護硬件電路設計時常常采用模塊化的設計方法。硬件的設計采用模塊化設計，既要滿足模塊本身功能又要能夠和整個系統兼容 。 圖 23 系統硬件組成框圖 如圖 24 所示 ， 根據 本課題 的功能特點 可 確定系統硬件由顯示屏部分，控制部分， 驅動電路三 部分組成。 單片機發出正確信號，通過驅動電路將信號傳送給點陣屏，是點陣屏顯示漢字圖樣 [7]。 AT89S51 16 16 點陣 LED 驅動電路 晶振電路 電源電路 復位電路 驅動電路 北華航天工業學院畢業論文 8 第 3 章 系統硬件電路設計與實現 點陣模塊 點陣的介紹 LED 顯示屏是由一個一個的發光二極管點陣構成的，要構成大屏幕的 LED 顯示屏就需要多個發光二極管。構成 LED 屏幕的方法有兩種，一是由單個的發光二極管逐點連接起來 ； 二是選用一些由單個發光二極管構成的 LED 點陣子模塊構成大的 LED 點陣模塊。目前市場上普遍采用的點陣模塊有 8 1616 幾種；這兩種屏幕構成方法各有有缺點，單個發光二極管構成顯示屏優點在于當單個的發光二極管出現問題時只需更換一個二極管即可，檢修的成本較低，缺點在于連接線路復雜；而點陣模塊構成的方法卻正好與之相反，模塊構成省約了 大量的連線，不過當一個 LED 出現問題時同在一個模塊的所有 LED都必須被更換 ,這就加大了維修的成本。 兩種方法相比較，決定采取模塊構成的方法來制作一個 LED 點陣顯示屏。為了避免模塊的缺點，選擇點陣數較小的模塊來減小出現這一問題的風險。所以構建一個 1616的 LED 點陣屏選用四塊 88 點陣模塊 。 LED 顯示屏是將發光二極管按行按列布置的，驅動時也就按行按列驅動。在掃描驅動方式下可以按行掃描按列控制，當然也可以按列掃描按行控制。 LED 顯示屏現多采用多塊 88 點陣顯示單元拼接而成。 4 個 模塊組成 1616 點陣，以滿 足漢字顯示的要求 。 88 LED 點陣是最基本的點陣顯示模塊，理解了 88 LED 點陣的工作原理就可以基本掌握LED 點陣顯示技術。 88 點陣 LED 實物如下圖所示，其等效電路結構如圖 31 所示： 圖 31 8*8 點陣實物圖 北華航天工業學院畢業論文 9 圖 32 8*8 點陣等效電路結構圖 從圖 32 可以看出， 8 8 點陣共需要 64 個發光二極管組成，且每個發光二極 管是放置在行線和列線的交叉點上。要實現顯示圖形或字體，只需考慮其顯示方式， 通過編程控制各顯示點對應 LED 陽極和陰極端的電平，就可以有效的控制各顯示點的亮滅。 當采用按行掃描按列控制的驅動方式時， LED 顯示屏 8 行的同名列共用一套列驅動器。行驅動器一行的行線連接到電源的一端，列驅動器一列的列線連接到電源的另一端。應用時還應在各條行線或列線上接上限流電阻。掃描中控制電路將行線的 1 到 8 輪流接通高電位，使連接到各該行的全部 LED 器件接通正電源，但具體那一個 LED 導通，還要看它的負電源是否接通，這就是列控制的任務了。當 對應的某一列置 0 電平，則相應的二極管就亮；反之則不亮。例如：如果想使屏幕左上角 LED 點亮，左下角 LED 熄滅的話，在掃描到第一行時，第一列的電位就應該為低，而掃描到第八行時第一列的電位就應該為高。這樣行線上只管一行一行的輪流導通，列線上進行通斷控制，實現了行掃描列控制的驅動方式。 LED 漢字顯示方式 LED 驅動顯示采用動態掃描方法，動態掃描方式是逐行輪流點亮，這樣掃描驅動電路就可以實現多行的同名列共用一套列驅動器。以 16 16 點陣為例，把所有同一行的發光管的陽極連在一起，把所有同一列的發光管的陰 極連在一起（共陽的接法），先送出對應第 1 行發光管亮滅的數據并鎖存，然后選通第 1 行使其燃亮一定的時間，然后熄滅；再送出第 2 行的數據并鎖存，然后選通第 2 行使其燃亮相同的時間，然后熄滅； ? .第 16 行北華航天工業學院畢業論文 10 之后，又重新燃亮第 1 行，反復輪回。當這樣輪回的速度足夠快（每秒 24 次以上），由于人眼的視覺暫留現象，就能看到顯示屏上穩定的圖形。該方法能驅動較多的 LED，控制方式較靈活，而且節省單 片 機的資源。 顯示數據傳輸采用串行傳輸的方法，控制電路可以只用一根信號線，將列數據一位一位傳往列驅動器，在硬件方面無疑是十分經濟的。但串行傳 輸過程較長，數據按順序一位一位地輸出給列驅動器，只有當一行的各列數據都已傳輸到位之后，這一行的各列才能并行地進行顯示。對于串行傳輸方式來說，列數據準備時間可能相當長，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時間就太少了，以致影響到 LED 的亮度。 采用串行傳輸中列數據準備和列數據顯示的時間矛盾，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數據的同時，傳送下一行的列數據。為了達到重疊處理的目的，列數據的顯示就需要有鎖存功能。對于列數據準備來說，它應能實現串入并出的移位功能。這樣，本行已準備好的數據打入并行鎖存器進行顯 示時，串行移位寄存器就可以準備下一行的列數據，而不會影響本行的顯示 [8]。 驅動模塊 本課題的設計是點陣的行列都用 74HC595 來驅動顯示。 51 系列單片機端口低電平時，吸入電流可達 20ｍＡ，具有一定的驅動能力；而為高電平時，輸出電流僅數十 微安 甚至更小（電流實際上是由腳的上拉電流形成的），基本上沒有驅動能力，所以單片機不能直接驅動 LED 顯示屏顯示。在單片機和顯示屏之間還需要增加以功能放大位 為 目的的驅動電路。 串并轉換器 74HC595 芯片簡介 概述： 74HC595 是一款漏極開路輸出的 CMOS 以為寄存器，輸出端口為可控的三態輸出端，亦能串行輸出控制下一級級聯芯片。 特點： ●高速移位時鐘頻率 Fmax25MHz ●標準串行（ SPI）接口 ● CMOS 串行輸出，可用于多個設備的級聯 ●低功耗： Ta=25 度時， Icc=4uA(MAX) 北華航天工業學院畢業論文 11 管腳圖： 圖 33 74HC595 管腳圖 管腳說明 ： 表 31 74HC595 管腳說明 管腳編號 管腳名 說明 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 15 QAQH 三態輸出管腳 8 GND 電源地 9 SQH 串行數據輸出管腳 10 SCLR 移位寄存器清零端 11 SCK 數據輸入時鐘線 12 RCK 輸出存儲器鎖存時鐘線 13 OE 輸出使能 14 SI 數據線 16 VCC 電源端 北華航天工業學院畢業論文 12 74HC595 的真值表： 表 32 74HC595 真值表 圖 34 74HC595 時序圖 輸入管腳 輸出管腳 SI SCK SCLR RCK OE H QAQH 輸出高阻 L QA— QH 輸出有效值 L 移位寄存器清零 L 上沿 H 移位寄存器存儲 L H 上沿 H 移位器存期存儲 H 下沿 H 移位寄存器狀態保持 上沿 輸出存儲器鎖存移位寄存器中的狀態值 下沿 輸出存儲器狀態保持 北華航天工業學院畢業論文 13 如圖所示， 74HC595 是硅結構的 CMOS 器件，兼容低電壓 TTL 電路，遵守 JEDEC標準。 74HC595 是具有 8 位移位寄存 器和一個存儲器，三態輸出功能。移位寄存器和存 儲器是分別的時鐘。 數據在 SCHcp 的上升沿輸入，在 STcp 的上升沿進入的存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移位輸入（ Ds），和一個串行輸出（ Q7），和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行 8 位的，具備三態的總線輸出，當使能 OE 時（為低電平），存儲寄存器的數據輸出到總線。 行驅動電路 本課題中，兩個 74HC595 的級聯作為 16*16 點陣屏的行驅動電路，即第一個點陣的9 管 腳，串行數據輸出管腳的輸出作為第二個點陣的 14 管腳，數據線的輸入，這樣既可將兩個 74HC595 級聯起來。上面兩個點陣作為第一行，下面兩個點陣作為第二行，第一行與第二行均用級聯的兩個 74HC595 來驅動即可。 圖 3