微機原理與單片機技術實踐課程設計-基于at89c52的1664led點陣的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 。 圖 行共陽 8*8 點陣顯示屏內部原理圖 圖 16*16 點陣連接圖 圖 16*64 點陣連接圖 3． 3 LED 點陣顯示器的掃描驅動 LED 顯示屏驅動電路的設計應與所用控制系統相配合。驅動通常分為動態掃描型及靜態鎖 存型驅動二大類。本文以動態掃描型驅動電路的設計為例來進行分析。動態掃描型驅動方式是指顯示屏上的 16行發光二極管共用一組列驅動寄存器，然后通過行驅動管的分時工作．來使每行 LED 的點亮時間占總時間的 1／ 16。只要每行的刷新速率大于 50 Hz，利用人眼的視覺暫留效應。人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。 AT89S52 單片機有四個 I／ O口 (P0、 P P P3)。每個 I／ OEl 有 8位，如果都采用并行輸出，顯然不能滿足要求。因此，本設計中的行掃描驅動采用并口輸出。而場掃描驅動采用串口輸出。 、行 驅動電路 由于 16x64 點陣顯示器有 16 行，為充分利用單片機的接口。本電路中加入了一個 4— 16 線譯碼器 74LSl54，其輸入是一個 16 進制碼，解碼輸出為低態掃描信號．它們的管腳示意圖如圖 7所示。把 74LSl54 的 G1和 G2引腳接地。然后以 A、 B、 C、 D四腳為輸入端。就會形成 16種不同的輸入狀態，分別為 0000～1111，然后使每種狀態只控制一路輸出。即會有 16 路輸出。如果一行 64點全部點亮。則通過 74LSl54 的電流將達 640 mA，而實際上， 74LSl54 譯碼器提供不了足夠的吸收電流來同時驅動 64個 LED 同時點亮，因此，應在 74LSl54 每一路輸出端與 16x64 點陣顯示器對應的每一行之間用一個三極管來將電流信號放大。本文選用的是達林頓三極管 TIPl27。這樣， 74LSl54 某一輸出腳為低電平時．對應的三極管發射極為高電平。從而使點陣顯示器的對應行也為高電平。 圖 74HC154 引腳圖 、列驅動電路 本系統列掃描驅動電路的設計可用串人并出的通用集成電路 74HC595 來作為數據鎖存。 74HC595 是一個八位串行輸入三態并行輸出的移位寄存器，其管腳見圖 8所示，其中 SI是串行數據的輸入端， RCK 是存儲寄存器的輸入時鐘， SCK是移位寄存器的輸入時鐘。 Q 7H 是串入數據的輸出， G是對輸入數據的輸出使能控制， QA～ QH 為串人數據的并行輸出。從 SI 口輸入的數據可在移位寄存器的 SCK腳上升沿的作用下輸入到 74HC595 中．并在 RCK 腳的上升沿作用下將輸入的數據鎖存在 74HC595 中，這樣，當 G 為低電平時，數據便可并行輸出。為了避免與PC機串口輸入的數據相互干擾，也可使用模擬串口 P1． 4～ P1． 7來分別輸出串行數據、移位時鐘 SCK、存儲信號 RCK 和并行輸出的使能信號 G。為了消除電源電壓的波動及行掃描管壓降 (第一行點亮的點數不同，將引起管壓降的變化，從而影響通過 LED 管的電流 1 的變化對 LED 顯示屏亮度的影響，設計時可采用列恒 流驅動電路，可選用三極管 8550 和外圍元件構成列恒流驅動電路，并通過調整100 kQ 可調電阻使三極管處于放大狀態 。同時將集電極電流調整為 10 mA．從而使點亮對應點陣時通過 LED 的電流不變。 圖 74HC595 引腳圖 行列驅動電路如圖所示 系統 軟件 的設計 顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數據，并產生各種控制信號，使屏幕按設計的要求顯示。根據軟件分層次設計的原理，可以把顯示屏的軟件系統分為兩層；第一層是底層的顯示驅動程序，第二層是上層的系統應用程序。顯示驅動程序負責向屏體送顯示數據，并負責產生行掃描信號和其他控制信號，配合完成 LED 顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅動器程序 由定時器 T0 中斷程序實現。系統應用程序完成系統環境設置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來實現。 從有利于實現較復雜的算法（顯示效果處理）和有利于程序結構化考慮，顯示屏程序適宜采用 C 語言編寫。 顯示驅動程序 顯示驅動程序在進入中斷后首先要對定時器 T0 重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩定， 1/16 掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計算公式如下： 刷頻率（幀頻） =161 0T 溢出率 =161 )65536(12 0tfosc ? （ 41） 其中 f位晶振頻率， t 為定時器 T0初值（工作在 16 位定時器模式）。 然后顯示驅動程序查詢當前燃亮的行號，從顯示緩存區內讀取下一行的顯示數據，并通過串口發送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數據的時候產生拖尾現象，驅動程序先要關閉顯示屏，即消隱，等顯示數據打入輸出鎖存器并 鎖存，然后再輸出新的行號，重新打開顯示。圖 9 為顯示驅動程序（顯示屏掃描函數）流程圖。 系統主程序 本文設計的系統軟件能使系統在目測條件下 LED 顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應穩定、清晰無串擾。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。 系統主程序開始以后，首先是對系統環境初始化，包括設置串口、定時器、中斷和端口；然后以“卷簾出”效果顯示圖形，停留約 3s；接著向上滾動顯示“我愛單片機”這 5個漢字及一個圖形，然后以“卷簾入”效果隱去圖形。由于 單片機沒有停機指令，所以可以設置系統程序不斷的循環執行上述顯示效果。 單元顯示屏可以接收來自控制器（主控制電路板）或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數據信息和命令信息，并可將這些數據信息和命令信息不經任何變化地再傳送到下一級顯示模塊單元中，因此顯示板可擴展至更多的顯示單元，用于顯示更多的顯示內容。 圖 10是系統 主程序流程圖。 圖 11 為程序流程圖 圖 圖 圖 1 程序流程圖 函數聲明、宏定義、 全局變量 開始 初始化程序 顯示列表函數 顯示程序 主程序 延時程序 結束 調試及性能分析 開發環境介紹 程序編寫采用 Keil 51 環境下調試 ,Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機 C 語言軟件開發系統，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用 C來開發，體會更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發大型軟件時更能體現高級語言的優勢。 理論性能分析 LED 顯示屏硬件電路只要硬件質量可靠，引腳焊接正確，一般無需調試即可 正常工作。軟件部分需要調試的主要有顯示屏刷新頻率及顯示效果兩部分。顯示屏刷新率由定時器 T0 的溢出率和單片機的晶振頻率決定，表 51 給出了實驗調試時 采用的頻率及其對應的定時器 T0 初值。 表 51 顯示平刷新率與 T0初值關系