led點陣顯示屏設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 QH，作為與移位寄存器完全同步的級聯輸出。 圖 5 74HC595 級聯圖 將 8片 74HC595進行級連 ，可共用一個移位時鐘 SCK 及數據鎖存信號 RCK。這樣，當第一行需要顯示的數據經過 8x8=64個 SCK 時鐘后便可將其全 部移入 74HC595中，此時還將產生一個數據鎖存信號 RCK將數據鎖存在 74HC595中，并在使能信號 G的作用下，使串入數據并行輸出，從而使與各輸 出位對應的場驅動管處于放大或截止狀態；同時由行掃描控制電路產生信號使第一行掃描管導通，相當于第一行 LED 的正端都接高，顯然，第一行 LED 管的亮滅就取決于 74HC595中的鎖存信號；此外，在第一行 LED 管點亮的同時，再在 74HC595中移入第二行需要 顯示的數據，隨后將其鎖存，同時由行掃描控 制電路將第一行掃描管關閉而接通第二行，使第二行 LED 管點亮，以此類推，當第十六行掃描過后再回到第一行，這樣，只要掃描速度足夠高，就可形成一幅完整的文字或圖像。 由于 4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 416線譯碼器 74LS154，其輸入是一個 16進制碼，解碼輸出為低態掃描信號，它的結構如圖 6所示。 XXXX 學院本科畢業設計（論文） 10 011223344556677889910101111121213131414151516A23B22C21D20E118E219 圖 6 74LS154 結構圖 74LS154 功能引腳如表 2 所示 表 2 74LS154 引腳說明 符號 引腳 描述 0Y ~ 10Y ,11Y ~ 15Y 1~11 ,13~17 輸出端 GND 12 GND 電源地 1G ~ 2G 18~19 使能輸出端 A、 B、 C、 D 20~23 地址輸出端 Vcc 24 VCC 電源正 圖 7 行驅動電路 XXXX 學院本科畢業設計（論文） 11 如圖 7 所示的行驅動電路中 ,把 74LS154 的 E1 和 E2 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 74LS154 的電流將達640 mA，而實際上， 74LS154 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 74LS154 每一路輸出端與 16x64 點陣顯示器對應的每一行之間用一個 74HC04 反相器來將電流信號線性放大。這樣， 74LS154 某一輸出腳為低電平時，對應的 74HC04 輸出為高電平。 16X64點陣顯示屏設計 8X8的 LED 點陣，其單點工作電壓為 V，正向電流為 8～ 10 mA。當某一行線為低電平而某一列線為高電平時，其行列交叉的點就被點亮；而當其某一列線為低電平時，其行列交叉的點為暗；當某一行線為高電平時。圖 8所示為點陣示意圖，所有同行的發光管陰極接在一起 ，所有同列的發光管陽極接在一起。每一個字由 16行 16列的點陣組成顯示，即國家標準漢字庫中的每一個字均由 256點陣來表示，我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在 256像素范圍內的任何圖形，如圖 9所示 “模”字。因此我們只要知道漢字或者圖像的 C51點陣字模代碼，就能夠用單片機對漢字或者圖像進行顯示控制。 XXXX 學院本科畢業設計（論文） 12 圖 8 8X8點陣示意圖 圖 9 “模”字 XXXX 學院本科畢業設計（論文） 13 顯示軟件的主要功能是向 LED 點陣屏 輸出數據信號并產生各種控制信號，是現實屏按設計要求現實各種文字以及圖案。軟件可以分成兩個層次：上層系統程序和下層顯示驅動程序。系統程序主要是控制系統初始化、顯示效果處理，中斷等工作。顯示驅動程序主要是負責向點陣顯示屏傳送數據信號并產生行掃描信號和其他控制信號，配合 LED顯示屏完成整個掃描顯示工作。由于 C 語言具有可移植性強、可讀性強、效率高、運用靈活等優點，所以本設計采用了 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 ? （ 1） 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。 系統主程序 本設計的軟件可以使 LED 點陣顯示的圖案、文字在視覺范圍內無明顯的抖動，清晰、亮度均勻充足。通過按鍵控制可以有上下左右移動等顯示方式。 主程序開始后，先對系統環境進行初始化，包括串口、定時器、中斷和端口；然后通過按下不同控制按鍵，以不同的顯示方式出現 “內江師范學院”等字樣，并且以循環的方式一致執行該次顯示，直到下一次控制按鍵按下后改變顯示方式。 XXXX 學院本科畢業設計（論文） 14 定時器賦初值 讀取行號并增 1 送新行顯示數據 消隱 切換顯示數據 送新行號、打開顯示 進入中斷 退出中斷 圖 10 顯示驅動程序流程圖 系統初始化 “左移”顯示效果 “右移”顯示效果 “上移”顯示效果 “下移”顯示效果 開始 圖 11 系統主程序流程圖 XXXX 學院本科畢業設計（論文） 15 4 仿真與調試 Proteus 性能簡介 proteus 是英國 Labcenter 公司嵌入式系統仿真開發平臺。 Proteus 由兩個主要程序系統構成 （電路原理圖設計系統）和 （印刷電路版設計系統）。 本論文設計主要是運用 （電路原理圖設計系統）仿真單片機控制 16 16LED 點陣，下面將簡單介紹 proteus 的電路原理圖設計系統。 Proteus 的元件庫：有分離元件、集成器件、還有多種帶 CPU的可編程序器件。既有理想元件模型。還有各種不同廠家及時更新的實際元件模型。 Proteus 的電路原理圖設計系統的仿真實驗功能：電路不僅能做電路基礎實驗、模擬電路實驗與數字電路實驗，而且能做單片機與接口實驗。為課程設計與畢業設計提供綜合系統仿真。 Proteus 仿真要求 1. 建立數字電路模型，檢測數字電路模型是否連通，有無連接錯誤。 2. Keil 軟件編譯 C 語言，要求最終編譯結果程序無誤，將其導入到 Proteus 仿真軟件中。 3. Proteus 仿真電路最終能成功顯示 C語言程序編譯后的結果。 Proteus 仿真步驟 Proteus 軟件仿真 51單片機控制 16 16LED 點陣顯示屏的過程如下： (1)點擊左邊工具欄中元件模式這一項，軟件進入元件選擇和編輯狀態。 (2)在工具欄的右側找到如圖 12所示的總電路縮略框，編輯完電路后可在此窗口看到整體電路的縮略圖，方便移動到所需修改的區域。縮略框圖下方有 P 和 L 兩個按鍵，單擊 P，出現元件搜索框如圖 13所示，關鍵字中輸入 AT89C52。右端出現元件引腳和封裝的圖，可在 結果框圖內上下點擊選擇你所需要的元件的正確型號后，單擊確定。 XXXX 學院本科畢業設計（論文） 16 圖 12 總電路縮略框 圖 13 元件搜索框 (3)在主屏中雙擊鼠標，即可將你選擇好的元件放入電路編輯窗口中，放好后如圖 14所示。 圖 14 元件引腳圖 (4) 通過上述方法放置其他元件，單擊所要連接的引腳，當鼠標變成鉛筆形狀后，再點任一點可使線折成 90176。 轉向，再點擊目標引腳，連好各引腳。 XXXX 學院本科畢業設計（論文） 17 (5) 很多線路太過復雜，我們使用網絡標號使電路簡潔。單擊左邊工具欄中的網絡標號工具，軟件就進入網絡標號編輯狀態，單擊要做網絡標號的連線，雙擊即可顯 示如圖15所示的網絡標號設置窗口，在標號后面的編輯框內輸入對應的網絡標號。 圖 15 網絡標號設置圖 全部電路連好后，在 keil 軟件中編譯程序 無誤 ，生成的 .hex 文件，雙擊單片機元件，彈出編輯元件框圖。在 Program File 的編輯框右邊單擊文件夾圖樣的按鍵，找到 .hex 文件確定將其導入，再次確定后返回原界面，此時已將單片機控制 LED 點陣的程序寫入仿真電路的單片機中。 Proteus 仿真結果 在軟件界面的最左下角有四個實時仿真按鍵，單擊最左邊的播放按鍵，開始仿真，本畢業設計電路連接正確，程 序無誤，最終仿真成功。 LED 顯示部分和 C 語言程序編程結一致，分別以上下移動，左右移動，顯示“內江師范學院”的字樣。仿真結果如圖所示。 圖 16 Proteus 仿真截圖 XXXX 學院本科畢業設計（論文） 18 仿真問題與解決 在 Proteus 仿真軟件中，仿真電路中并沒有電源，時鐘和復位電路這些電路，但一樣可以仿真通過。因為 Proteus 是一款很智能的專用仿真軟件，為了更快捷地得到仿真結果，部分外圍電路軟件自帶而無需我們繪制出來。但事實是，即使添加這些電路，在實際電路中也無法正常顯示，這是因為實際當中 51 單片機的各個引腳負載能力有限，必須 還要通過外接驅動電路才能很好的顯示，如外接三極管放大、接鎖存器鎖存等等來增強驅動能力，本設計采用了反相器線性放大的方法成功調試出較好的顯示效果。 XXXX 學院本科畢業設計（論文） 19 5 結束語 文主要講述的是如何用 51 系列單片機控制點陣 LED 顯示屏將文字，單色簡單圖片動態地顯示出來。 本論文完成的主要工作有： （ 1）對整個設計的工作原理做了大概的介紹，從 51 單片機內部模塊、引腳功能、外圍電路，點陣 LED 顯字原理及驅動電路等方面，詳細了解整個設計的構成。 （ 2）本次論文設計完成了用 16 個 8 8 點陣構成的 16 64 的單色點陣。可以顯示漢字和 簡單的圖像。 （ 3）通過 Keil 和 Proteus 軟件對此設計進行程序調試和仿真，驗證了前面原理論證的實現，從而完成整個設計。 本次論文設計能夠顯示 16 64 規格的 LED 點陣，一次可以顯示 4 個字。但在功能上還比較單一，會在以后的學習中深入研究。 隨著 LED 彩色超大廣告屏的應用與推廣， LED 顯示屏在彩色，顯示視頻信號方面的研究將進一步深化。 XXXX 學院本科畢業設計（論文） 20 參考文獻 [1] 關積珍 . 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