畢業(yè)論文基于單片機的led單色顯示屏控制系統(tǒng)設計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 受輸出鎖存器打人控制，所以還從輸出鎖存器前引出了 QH’，作為與移位寄存器完全同步的級聯(lián)輸出。 圖 74HC595 在不同的工作電壓下的時鐘 頻率 由 74HC595 在 供電的情況下（ 25℃），可以達到 21MHz 以上的時鐘頻率，而我們采用的 89C51的時鐘頻率只有 24MHz，串口方式 0的時鐘頻率只有 fosc/12=2MHz，所以 74HC595 完全勝任； 由于 74HC595 輸出 高電平 時每個管腳的 驅(qū)動電流只有 20mA，而每個 LED 發(fā)光管的驅(qū)動電流也是 20mA，要是 8 個發(fā)光管同時輪流點亮的時候瞬間電 11 流必定大于 20mA，所以我們采用 是采用吸收電流的方式直驅(qū) LED 發(fā)光管 。 行驅(qū)動電路 電路 的 設計 單片機 P2 口低 4 位輸出的行選信號經(jīng) 74LS244 八 位數(shù)據(jù) 緩 沖器 將數(shù)據(jù) 緩沖 后送往 3/8 譯碼器 74LS138 譯碼的輸入端，生成 8 條行選通信號線，再經(jīng)過 SN7406 六 路高 電 壓輸出反相器 將信號取反后 使 IRF540 導通 再去驅(qū)動對應的行 LED 顯示 。 其硬件電路如圖 ： 圖 點陣顯示屏 行驅(qū)動 硬件原理圖 A1B2C3G 2 A4G 2 B5G16Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015U27 4L S 1 389 8U 3 DS N 74 0 611 10U 4 ES N 74 0 65 6U 3 CS N 74 0 63 4U 3 BS N 74 0 61 2U 3 AS N 74 0 613 12U 4 FS N 74 0 63 4U 4 BS N 74 0 61 2U 4 AS N 74 0 61G1A121 Y 118A241 Y 216A361 Y 314A481 Y 4122G19B1112 Y 19B2132 Y 27B3152 Y 35B4172 Y 43U 3 87 4L S 2 44ABCY 1 0SESY 1 1ABCEI R F 1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y01 2 3 4 5 6 7 8 9RR13 .3 kQ1I R F 5 40Q2I R F 5 40Q3I R F 5 40Q4I R F 5 40Q5I R F 5 40Q6I R F 5 40Q7I R F 5 40Q8I R F 5 40IRF1IRF2IRF3IRF4IRF5+ 3. 3IRF6h a n g 1IRF7h a n g 2IRF8h a n g 3h a n g 4h a n g 8+9I R F 1I R F 2I R F 3I R F 4I R F 5I R F 6I R F 7I R F 8h a n g 5h a n g 6h a n g 7I R F 2I R F 3I R F 4I R F 5I R F 6I R F 7I R F 8Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 12 3— 8 線譯碼器 74LS138 我們前面 的列驅(qū)動電路里面 只是用了單片機的串口 跟 P1 口 ，還剩下 P0 以及 P2口可以 直接接到 8個 LED 的行選端，但是為了整個大屏幕 方便 以后擴展控制 ， 防止直接驅(qū)動損壞單片機 以及 隔離 外界干擾 信號 ，使用了 74LS138 這個 3— 8 譯碼器 作為行選芯片。 74LS138 譯碼器的引腳圖，邏輯圖及真值表如下 圖 、圖 所示 ： 圖 74LS138 的 外部 引腳圖 以及內(nèi)部原理圖 圖 3 線 8 線譯碼器 74LS138 的真值表 由上看以看出，只要在信號輸入端 A， B， C 輸入特定組合的 0 的組合序列， 13 就可以在輸出端輪只有一個流輸出低電壓 0，這樣我們就可以有選擇的控制行電路。 六 路 高 電 壓輸出反相器 SN7406 由于我們的 74LS138 輸出的行選信號是低電平，而 驅(qū)動 IRF540N 時必須在 G端 接比 D端高 3V以上的 電壓才能導通，所以我們加了 SN7406這個 六 路 高 電 壓輸出反相器 ，圖 是它的外部管腳圖，圖 SN7406 則是它 一路輸入輸出 的內(nèi)部原理圖： 當輸入端 A輸入低電壓時，在對應的輸出端 Y就會輸出高電壓。 大電流 MOSFET管 IRF540 IRF540 是一個 28A 100V 的 N 溝道的 MOSFET 管， Rds(on )= ， Vgd=100V，它的原理圖如下 圖 所示 ，當 G端有高電平時， DS 之間就導通，電流從 D端流向S 端。 因為一條行線上要帶動 128列的 LED進行顯示，按每一 LED器件 20mA 電流計算，128 個 LED 同時點亮時，需要 2560mA 即 電流，所以選用 IRF540 作為驅(qū)動管，它的最大 工作 電流可達 28A，所以不需要加散熱既可穩(wěn)定工作。 圖 IRF540 內(nèi)部原理 及管腳 圖 14 八 位數(shù)據(jù) 緩沖器 74LS244 我們?yōu)榱烁綦x外界的干擾信號，使用 了 74LS244 八 位數(shù)據(jù) 緩沖器 。因為任何時候74HC595 里面的數(shù)據(jù)是不確定的，只要顯示屏只要稍微有一點外界干擾，導致 74LS138使能端 E 變低， 74LS138 就 是會有輸出信號的（通過它的真值表可以看到全 0 全 1都有一行是被選中輸 出 低電位 的）， SN7406 就輸出高電位， IRF540 被電阻拉到高電平這樣顯示屏就顯示一些不確定的圖案，就不符合我們的設計要求了。 74LS244 是一個常用的 八緩沖器 ，它的 管腳圖以及 控制表如圖 所示： 小 結(jié) 本章介紹了硬件的連接方法 以及 原 理 ，并且包含了 部分 電路圖，此電路已經(jīng)試驗證明可以顯示漢字信息，并且可動態(tài)顯示，其中運用了 74HC595 以及 74LS244 芯片，74HC595 的功能是串入并出，并且?guī)в墟i存和移位的功能；而 74LS244 的作用就是完全屏蔽掉外界的干擾，只有 單 片機發(fā)出的正確的信號才被它選擇 通過，一般的電路干擾，電磁干擾不會對顯示屏造成亂碼。而行驅(qū)動則是使用了 3－ 8 線譯碼器 74LS138驅(qū)動 六 路 高 電 壓輸出反相器 SN7406，用 SN7406 再驅(qū)動 IRF540 大電流低電阻的 N溝道場效應管 ，因為如果用單片機直接連接 LED 點陣，引腳不夠，同時驅(qū)動能力也不行，而用了這個譯碼器，可以節(jié)省引腳，并且方便以后擴展。 15 3 系統(tǒng)軟件設計 顯示屏軟件的主要功能是向 顯示 屏提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號，使屏幕按設計的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設計的原理，可把顯示屏的軟件系統(tǒng)分成兩大層：第一層是底層的 顯示驅(qū)動程序，第二層是 上層的系統(tǒng)應用程序。顯示驅(qū)動程序負責向點陣屏傳 送 特定組合的顯示 數(shù)據(jù)，并負責產(chǎn)生行掃描信號和其它控制信號，配合完成LED 顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅(qū)動程序由顯示子程序?qū)崿F(xiàn)；系統(tǒng)環(huán)境設置 (初始化 )由系統(tǒng)初始化程序完成；顯示效果處理等工作，則由主程序通過調(diào)用子程序來實現(xiàn)。 顯示驅(qū)動程序 然后顯示驅(qū)動程序查詢當前燃亮的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動程序先要關閉顯示屏，即消隱， 等數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后 輸出 74HC595 的鎖存信號 ， 將顯示數(shù) 據(jù)打 入 輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號， 并 打開顯示。圖 為顯示驅(qū)動程序 (顯示屏掃描函數(shù) )流程圖。 圖 顯示驅(qū)動程序流程圖 系統(tǒng)主程序 系 統(tǒng)主程序開始以后，首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設置串口， 端口 以及一些 16 參數(shù) ；然后以 分屏 效果顯示 “ 勤奮求實開拓創(chuàng)新 桂林工學院電子與計算機系畢業(yè)設計電子信息工程 023 班張濤制作 。 謝謝各位老師 ！ ” ； 關 閉 屏 3 秒鐘， 再 靜止顯示“勤奮求實開拓創(chuàng)新” 停留約 3秒 ， 接著 開始 左跑馬 滾動顯示“ 勤奮求實開拓創(chuàng)新桂林工學院電子與計算機系畢業(yè)設計電子信息工程 023 班張濤制作 。 謝謝各 位老師 ！ ” 。 設置系統(tǒng)程序不斷地循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。圖 是系統(tǒng)主程序的流程圖。 圖 系統(tǒng)主程序流程圖 部分源 程序 分屏顯示子 程序 以下是 32x64 點陣 LED 電子顯示屏的源程序，采用 C 語言編寫，在 Keil μ（ ） 以及 MedWin 版 環(huán)境下 均 測試通過。 /**********分屏顯示 ***********/ void fen(void) { do{ xianshi()。 }while(xx++=5)。 //調(diào)用單屏顯示 xx=0。 } /************單屏顯示 *************/ void xianshi(void) { unsigned char ii,jj。 unsigned int kk,aa。 for (kk=500。kk0。kk) //每屏顯示 500次 開始 系統(tǒng)初始化 分屏顯示 左移 顯示 17 {for(ii=1。ii16。ii+=2) //每個漢字分 8行掃描 {for (jj=0。jj8。jj++) //每次要發(fā)送 8個漢字的 2個字節(jié) ,發(fā)送 8次 { aa=(xx*8+jj)*32+ii。 out_rxd(amp。hanzi[aa])。 //從串口輸出第 1 個字的第 1字節(jié)。 out_rxd(amp。hanzi[aa1])。 //從串口輸出第 1 個字的第 1字節(jié)。 } for (jj=0。jj8。jj++) //每次要發(fā)送 8個漢字的 2個字節(jié) ,發(fā)送 8次 { aa=(xx*8+jj)*32+ii。 out_rxd(amp。hanzi[aa+16])。 //從串口輸出第 1個字的第 17字節(jié)。 out_rxd(amp。hanzi[aa+15])。 //從 串口輸出第 1 個字的第 18字節(jié) } P2=0x0ff。 P1=0xff。 P1=0。 //鎖存為高， 74HC595 鎖存信號 P2=sw[h]。 //輸出行信號 h++。 //行加一 if(h==8)h=0。 } } } /*************分屏顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送 ************/ void out_rxd(unsigned char *d) /*從串口發(fā)送數(shù)據(jù) */ { SBUF=*d。 while(!TI)。 //等待發(fā)送完畢 TI=0。 } 左移顯示 子 程序 void zuo(void) { unsigned char i,d=5。 while(zimo=1200) { while(yid16) //數(shù)據(jù)移位。 { for(i=0。id。i++) //移動速度 {for(h=0。h8。h++) //8行掃描 18 { in_data()。 //調(diào)整數(shù)據(jù) rxd_data()。 //串口發(fā)送數(shù)據(jù) P2=sw[h]。 //送段碼 P1=0xFF。 //鎖存為高， 595鎖存信號 P1=0。 } } yid++。 //移動一步 } yid=0。 zimo=zimo+32。 //后移一個字， } qing()。 zimo=0。 } /***********讀取數(shù)據(jù) ***********/ void in_data(void) {char s,w。 unsigned int qqq。 for(s=8。s=0。s) { w=s+s。 qqq=zimo+h+h+s*32。 BUFF[w+1]=hanzi[qqq]。 BUFF[w]=hanzi[qqq+1]。 BUFF2[w+1]=hanzi[qqq+16]。 BUFF2[w]=hanzi[qqq+17]。 } } /**************調(diào)整數(shù)據(jù)并發(fā)送 *******************/ void rxd_data(void) //串行發(fā)送數(shù)據(jù) {char s。 unsigned char inc,tempyid,temp。 19 if(yid8) inc=0