学习单元7单片机LED控制系统设计

1、1学习单元学习单元7 7 单片机单片机LEDLED控制系统设控制系统设计计7.1 ATMEGA16单片机简介单片机简介7.2 4位数码管显示系统设计位数码管显示系统设计 7.3 英文字符点阵显示系统设计英文字符点阵显示系统设计 7.4 中文字符显示系统设计中文字符显示系统设计7.5 串口通信控制点阵显示系统设计串口通信控制点阵显示系统设计7.1 ATMEGA16单片机简介单片机简介2 ATmega16单片机最小系统1管脚说明提纲提纲1管脚说明管脚说明ATmega16封装形式封装形式 VCC 数字电路的电源数字电路的电源 GND 地地 端口端口B(PB7.PB0) 端口端口B 为为8 位双向位双

2、向I/O 口，具有可编程口，具有可编程的内部上拉电阻。的内部上拉电阻。 端口端口C(PC7.PC0) 端口端口C 为为8 位双向位双向I/O 口，具有可编程口，具有可编程的内部上拉电阻。的内部上拉电阻。 端口端口D(PD7.PD0) 端口端口D 为为8 位双向位双向I/O 口，具有可编程口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲的内部上拉电阻。其输出缓冲 RESET 复位输入引脚。复位输入引脚。 XTAL1 反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。 XTAL2 反向振荡放大器的输出端。反向振荡放大器的输出端。 AVCC AVCC是端口是端口A与与A/D

3、转换器的电源。转换器的电源。 AREF A/D 的模拟基准输入引脚。的模拟基准输入引脚。2 ATmega16单片机最小系统单片机最小系统ATmega16全功能最小系统全功能最小系统 7.2 4位数码管显示系统设计位数码管显示系统设计 2 数码管显示实例1 8段LED数码管结构提纲提纲1 8段段LED数码管结构数码管结构abcdegGNDfdpGNDabcefgddpabcdefgdpdpgfedcba5V（a）（b）8段段LED数码管结构数码管结构 单片机向字段输出单片机向字段输出口发送字形码时，虽然口发送字形码时，虽然所有数码管都接收到相所有数码管都接收到相同的字形码，但是否点同的字形码，但

4、是否点亮则要受控制端控制。亮则要受控制端控制。如上例中选的是如上例中选的是PB3，若要第一位数码管亮。若要第一位数码管亮。 因所有数码管的因所有数码管的8个个笔画段笔画段ah的同名端连的同名端连在一起，在同一个瞬间在一起，在同一个瞬间所有的数码管都是显示所有的数码管都是显示相同的数，那么如何显相同的数，那么如何显示示2547不同的数字呢？不同的数字呢？这里采用循环扫描的方这里采用循环扫描的方式。式。设计要求：在设计要求：在4位数码管的第一位置显示一个数字位数码管的第一位置显示一个数字2547 系统调试系统调试打开打开ICCAVR软件，菜单栏选择软件，菜单栏选择“工程工程”中的中的“新建工程新建

5、工程”，命名为，命名为DT.prj保存，然后在菜单栏选择保存，然后在菜单栏选择“文件文件”中的中的“新建文件新建文件”弹出的窗口中弹出的窗口中编写程序，然后保存后缀为编写程序，然后保存后缀为“DT.c”的程序，最后把该文件加载到工程的程序，最后把该文件加载到工程中。中。菜单栏选择菜单栏选择“项目项目”中的中的“编译编译”，如果程序无误即编译成功，否则修改，如果程序无误即编译成功，否则修改程序直至编译成功。程序直至编译成功。打开打开Proteus软件，新建文件软件，新建文件FileNew Design，同样在弹出的原理，同样在弹出的原理图编辑窗口中绘制原理图，然后保存。图编辑窗口中绘制原理图，然

6、后保存。加载程序，选择单片机上双击鼠标，在弹出的对话框中点击加载程序，选择单片机上双击鼠标，在弹出的对话框中点击“program file”选择在选择在ICCAVR软件中编写保存的程序如软件中编写保存的程序如“DT.cof”，点击点击“OK”即加载成功。即加载成功。在在Proteus软件中的左下方点击图标仿真调试开始。软件中的左下方点击图标仿真调试开始。7.3 4位数码管显示系统设计位数码管显示系统设计 2 电路设计1 点阵显示器简介提纲提纲1 点阵显示器简介点阵显示器简介1）显示原理）显示原理88点阵点阵LED外观及引脚图外观及引脚图 88点阵点阵LED内部结构内部结构2）显示方式）显示方式

7、 LED显示器工作方式有两种：静态显示和动态显示。显示器工作方式有两种：静态显示和动态显示。 静态显示是指显示数码、字符、图像、视频时，显示屏上静态显示是指显示数码、字符、图像、视频时，显示屏上的的LED点同时发光。点同时发光。 这种方式的优点是占用这种方式的优点是占用CPU时间少、便于控制、亮度高；时间少、便于控制、亮度高；缺点是占用硬件资源多；动态显示是指利用人眼的视觉暂缺点是占用硬件资源多；动态显示是指利用人眼的视觉暂留特性，即当亮度熄灭的时间小于留特性，即当亮度熄灭的时间小于1/25秒时，给人们感觉秒时，给人们感觉是亮度没变，将是亮度没变，将LED显示屏的各行分别点亮。显示屏的各行分别

8、点亮。 N行共占用一个显示数据驱动器，每行通电占空比时间为行共占用一个显示数据驱动器，每行通电占空比时间为1N，所以相比静态显示，动态显示亮度稍差一些，选，所以相比静态显示，动态显示亮度稍差一些，选择限流电阻式应该略小于静态显示电路。择限流电阻式应该略小于静态显示电路。 3） 工作参数工作参数 允许功耗允许功耗Pm:允许加于允许加于LED两端正向直流电压与流过它的两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。发热、损坏。 最大正向直流电流最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。

9、超过此值可损坏二极管。 最大反向电压最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此：所允许加的最大反向电压。超过此值，值，LED发光二极管可能被击穿损坏。发光二极管可能被击穿损坏。 工作环境工作环境topm:LED发光二极管可正常工作的环境温度范发光二极管可正常工作的环境温度范围。围。 正向工作电流正向工作电流IF：它是指发光二极管正常发光时的正向电：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值，流值，LED的工作电流的工作电流IF一般选在一般选在1020mA。 正向工作电压正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。正向电流下得到的。2

10、 电路设计电路设计7.4 中文字符显示中文字符显示 2 电路设计1 汉字LED显示屏简介提纲提纲1 汉字汉字LED显示屏简介显示屏简介 汉字字模提取：可用来提取点阵汉字字模的软件汉字字模提取：可用来提取点阵汉字字模的软件很多，如：很多，如：“汉字字库汉字字库”、“字模提取字模提取”、“点阵字库点阵字库软件软件”，等有的软件上可以对不满意的字模进行修，等有的软件上可以对不满意的字模进行修改，本设计采用改，本设计采用ZIMO221.EXE软件提取字模。软件提取字模。 点亮时间：为使在点阵屏上显示的内容没有闪烁点亮时间：为使在点阵屏上显示的内容没有闪烁感，点亮一屏的频率要大于感，点亮一屏的频率要大于

11、24Hz，那么点阵一行，那么点阵一行的时间就要小于的时间就要小于1.5ms。驱动能力：由点阵屏的。驱动能力：由点阵屏的连接方式，以连接方式，以4个字的点阵为例，共阳的一行就个字的点阵为例，共阳的一行就有有416=64个个LED管。管。 单片机接口：为有效扩展单片机单片机接口：为有效扩展单片机IO口资源，列采口资源，列采用用74LS138或或74LS154进行扫描，行采用串行输进行扫描，行采用串行输入数据。入数据。 硬件电路主要包括硬件电路主要包括ATmega16单片机最小系统和单片机最小系统和LED点阵驱动电路点阵驱动电路 2 电路设计电路设计 7.5 中文字符显示中文字符显示 2 电路设计1 电路组成及控制单元设计提纲提纲1 电路组成及控制单元设计电路组成及控制单元设计系统结构框图系统结构框图1）显示屏行驱动电路设计）显示屏行驱动电路设计 从单片机输出五个信号分别输入到从单片机输出五个信号分别输入到2 个级联的个级联的74HC154译译码器，然后输出码器，然后输出16 位行信号，接单片机位行信号，接单片机PC口口2）显示屏列驱动电路设计）显示屏列驱动电路设计 从单片机里出来的列信号通过从单片机里出来的列信号通过8个个8 位位74HC595 级联而成级联而成信号输出端连接信号输出端连接16*16 的点阵的点阵LED 的输入端。的输入端。3）PC 机