资源目录
压缩包内文档预览：
编号：516456
类型：共享资源
大小：84.83KB
格式：RAR
上传时间：2015-11-12
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
6
积分
- 关 键 词：
-
机械毕业设计
- 资源描述：
-
LED显示器动态扫描驱动电路的设计,机械毕业设计
- 内容简介：
-
电子技术基础 课程设计（论文） 题目： LED显示器动态扫描驱动电路的设计 院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间： 2007.12.31 2008.1.13 nts 课程设计（论文）任务及评语 院（系）：信息科学与工程学院 教研室：电子信息 工程 学 号 学生姓名 专业班级 课程设计（论文）题目 LED显示器动态扫描驱动电路的设计 课程设计（论文）任务 设计任务： 1. 显示位数为 4位 2. 用分立元件设计 设计要求： 1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体 方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 指导教师评语及成绩 成绩： 指导教师签字： 年 月 日 nts 目 录 第 1 章 LED 显示器动态扫描驱动电路 设计方案论证 . 1 1.1 LED显示器的动态扫描驱动电路 的应用意义 . 1 1.2 LED显示器的动态扫描驱动电路 设计的要求及技术指标 . 1 1.3 设计方案论证 . 2 1.4 总体设计方案框图及分析 . 3 第 2 章 LED 显示器动态扫描驱动电路 各单元电路设计 . 4 2.1计数器与译码器的 设计 . 4 2.2一位共阳极 LED 动态驱动电路设计 . 5 2.3七段数码管 的 设计 . 6 第 3 章 LED 显示器动态扫描驱动电路 整体电路设计 . 8 3.1 整体电路图及工作原理 . 8 3.2 电路参数计算 . 9 3.3 整机电路性能分析 . 10 第 4 章 设计总结 . 10 参考文献 . 10 器件清单 . 11 nts 1 LED 显示器动态扫描驱动电路 设计方案论证 1.1 LED显示器动态扫描驱动电路 的应用意义 随着计算机技术和电子技术的飞速发展和广泛应用 ,电器设备的输出显示技术也变得复杂 多样 ,诸如 CRT显示、 LCD显示、多位 LED 显示及发光二极管显示等应运而生。在这些显示当中 ,LED 及发光二极管显示电路较为简单 ,成本也较低 ,在功能单一的仪器仪表与机电设备中应用较广。但当设备显示的点或位较多时 ,就需要采用一定的驱动电路与相应的驱动方式。 在 LED 的驱动和显示单元的设计中 ,采用的方式有许多种 :利用计算机芯片的端口作为 LED的驱动口 ,并通过软件编程加外部驱动实现 ,缺点是占用计算机芯片的时间和相关资源 ;利用专用接口芯片如 Intel8155、 8255等作为计算机芯片的端口扩展 ,并通过软件编程加外部驱动实现 ,缺点是电路较复杂 ,功耗较大 ,也要占用计算机芯片的时间和相关资源 ;利用显示用专用芯片如 Intel8279、 MAX7219、 PS7219等 ,可实现较复杂的功能 ,但其占用计算机芯片端口还是较多 ,并且芯片价格较高。大多数显示驱动器都没有严格的总线时序 ,在强干扰环境下容易造成时序混乱 ,使显示不正常。 1.2 LED显示器动态扫描驱动电路 的要求及技术指标 设计要求： 1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标 出必要的说明。 技术指标： 1发光强度比 由于数码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不同。所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。比值可以在 1.5 2.3间，最nts 2 大不能超过 2.5。 2脉冲正向电流 若笔画显示器每段典型正向直流工作电流为 IF，则在脉冲下，正向电流可以远大于 IF。脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。 1.3设计方案论证 通过计数器与译码器控制三台门，再通过三态门控制输出中间级使其数据传送到 LED七段数码显示管。这里计数器采用 555定时计数器，译 码器采用 138译码器， 按要求采用 4位分立元件，如下图： 通常的 4位 LED显示器 如 图 所示，其內部由多 只发 光 二极管构成 ，按 连接 方式不同可分 为共阳极 LED与共阴极 LED。其 电 路特性基本一致： 发 光二极管导通压降为 1.2V 1.8V、正向工作 电 流 为 2mA 15mA。在 显示驱动 方式中， 采用动态扫描 。 当扫描 到 n1 n4公共端 时 ， LED驱动 器 分别对应输 出 a dp的 显 示段， LED就能正常 显 示。 图 4位 LED显示器 LED显示器结构 基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图 12排列而成的。可实现 0 9的显示。其具体结构有 反射罩式 、 条形七段式 及 单片集成式多位数字式 等。 nts 3 1.4总体设计方案框图及分析 所谓动态显示就是让各位显示元件分时工作。若刷新的速度太高，显示元件的开关速度却不够高，以致在前一个字符尚未完全熄灭的情况下，后续的字符段就点亮。若刷新的速度太慢时，将发生闪烁。因此刷新频率不要低于 100 HZ ，肉眼观察到的数码的显示情况将是连续的。利用动态显示法可以降低系统 功耗，减少成本。 显示控制器 显示译码器 显示器 nts 4 LED 显示器动态扫描驱动电路 各单元电路设计 2.1计数器与译码器 的 设计 计数器的设计：计数器选用集成电路 74LS190 进行设计较方便。 74LS190 是 同步 四位十进制 加 /减计数器 ,它具有同步清零、同步计数的功能。 74LS190的引脚图如下图所示： 74LS190引脚图 译码及显示电路的设计 为了能以十进制数码直观地显示数字 系统的运行数据，目前广泛使用了七字符显示器，或称做七段数码管。这种字符显示器由七段可发光的线段拼合而成。常见的七段字符显示器有半导体数码管和液晶显示器两种。 半导体数 码管 BS201 的的每个线段都是一个发光二极管（ LED）。因此，也把它叫做LED数码管或 LED七段显示器。发光二极管使用的材料与普通的硅二极管不同，半导体中的杂质浓度很高。当外加正电压时，大量的电子和空穴在扩散的过程中复合，其中一部分电子从导带跃迁到价带，把多余的能量以光的形式释放出来，便发出一定可见光 半导体数码管和液晶显示器都可以用 TTL或 CMOS集成电路直接驱动。为此，就需要使用显示译码器将 BCD 代码译成数码管所需要的驱动信号，以便使数码管用十进制数字显示出 BCD代码所表示的数值。 nts 5 半导体数码管 BS201 的等效电路 2.2一位 共阳极 LED动态驱动 电路设计 动态驱动是将所有数码管使用一个专门的译码驱动器，使各位数码管逐个轮流受控显示，这就是动态驱动。由于扫描速度极快。显示效果与静态驱动相同。 图 一位共阳极 LED动态驱动电路 共阴极电路 nts 6 LED显示器分类 （ 1）按字高分：笔画显示器字高最小有 1mm（单片集成式多位数码管字高一般在 2 3mm）。其他类型笔画显示器最高可达 12.7mm（ 0.5英寸）甚至达数百 mm。 （ 2）按颜色分有红、橙、黄、绿等数种。 （ 3）按结构分，有反射罩式、单条七段式 及单片集成式。 （ 4）从各发光段电极连接方式分有共阳极和共阴极两种。 所谓共阳方式是指笔画显示器各段发光管的阳极（即 P区）是公共的，而阴极互相隔离。 所谓共阴方式是笔画显示器各段发光管的阴极（即 N区）是公共的，而阳极是互相隔离的。 2.3七段数码管 的 设计 七 段数码管在工业控制中有着很广泛的应用 ,例如用来显示温度、数量、重量、日期、时间，还可以用来显示比赛的比分等，具有显示醒目、直观的优点。七段数码管的具体工作原理可叙述如下：首先将数码管要显示的 8分为七段如图 nts 7 这七段分别由七个发光二极管构成，根据数码（ 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9）来决定七段中的某一段或几段进行显示，例如如果数码为 0，则显示 0、 1、 2、 3、 4、 5段，即点亮 0、 1、 2、 3、 4、 5段。对于其它的数字我们依次类推。 七段数码管可分为共阴极和共阳极的数码管，对于共阴极的数码管只有当其输入端输入高电平时二极 管才会发光；而共阳极的数码管只有当输入端输入低电平时二极管才会发光。共阴极内部每个发光二极管的阴极被接在一起，成为该各段的公共选通线；发光二极管的阳极则成为段选线。如果要显示某个数字只需相应选中对应的段选线。对于共阳极数码管，则正好相反，内部发光二极管的阳极接在一起，阴极成为段选线。这两种数码管的驱动方式是不同的。当需要点亮共阳极数码管的一段时，公共段需接高电平、该段的段选线接低电平，从而该段被点亮。当需要点亮共阴极数码管的一段时，公共段需接低电平 ,该段的段选线接高电平，该段被点亮。 nts 8 LED 显示器动态扫描驱 动电路 整体电路设计 3.1整体电路图及工作原理 段 输 入 74L S1 90 计 数 器位输 入,译码器共阳极7段LEDnts 9 （这个是 4位显示。 DG0-DG3表示 位信号， a-g表示数字显示 LED的段。上方与下方的晶体管同时处于导通状态的段发光） 此图是 7段 LED发光二级管驱动电路 。这种 7段 LED在用数字显示数字电路的 BCD输出时应用得很多，是一种很常见的电路。在 LED显示器的场合，如果位数（ LED的器件数）多，那么将有很多静态电流流过 LED，消耗许多功率。因此经常采用一位一位依次点灯的动态点灯方式。动态点灯时在 某一 位点灯期间其他各位都处于熄灯状态（通常只有一位处于点灯状态），所以能够降低功耗。此图是由上方采用 PNP晶体管的开路集成电路与下方采用 NPN晶体管达林顿链接的开路集成电极电路以及中间夹入的 LED构成的电路。上方是与段（器件）相对应的开关，下面是与数字（位）相对应的开关。只有当上下两方都处于导通状态时 LED才会有电流流过而发光。下方的位开关中会流过 7个段的电流，因此采用达林顿连接以保证能够吸收大电流。 3.2电路参数计算 所谓动态驱动实际就是分时点亮不同位置的数码管，由于人眼的惰性，当数码管熄灭的时间小于 1/25秒 =40ms 时，给人们感觉是一直被点亮。 所以每位数码管点亮时间 T=40ms/数码管位数；即 T=40/4=10ms;即 f=1000/10=100Hz;数码管每段平均电流 I由其上面的技术参数可知 I=20mA;每位数码管的平均电流 Ia=每段的电流 *数码管的段数； Ia=20mA*7段 =140mA； R=(5-1.5-0.1)/20=0.17k（其中 1.5为 74139的电压降， R 实际电路中为 0.17k，亮度要高时取 0.1k） .因此设计时要考虑提供更高的驱动电流，才能满足亮度的要求。 由于 LED显示器是以 LED为基础 的，所以它的光、电特性及极限参数意义大部分与发光二极管的相同。但由于 LED显示器内含多个发光二极管，所以需有如下特殊参数： 发光强度 :由于数码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不同。所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。比值可以在 1.52.3间，最大不能超过 2.5。 R1R7电阻值 :由于三极管至于导通状态时的饱和电压 Vce非常小 (0.1V以下 )可以忽略不计 .所以 ,从电源电压减去 7段 LED的电压降 2V 以及发射极极间电压 0.6V 余下的就是加在 R1R7上的电压 .为了 使流过 LED的电流为 30mA,取 R1R7=82 . nts 10 3.3整机电路性能分析 每段 LED各通过 30mA 电流 .流过 LED的电流由串联到各段的限流电阻 R1R7决定 . 首先 , 由于三极管至于导通状态时的饱和电压 Vce非常小 (0.1V以下 )可以忽略不计 .所以 ,从电源电压减去 7段 LED的电压降 2V 通过 DG0DG3数字信号一次为 +5V，对位进行扫描，这时， ag的段信号控制输入信号电平（ 0V：发光， +5V：熄灯），使得发光的位显示为文字。一个发光的时间一般是几百微秒至几毫秒。通常这种动态驱动电路的驱动是利用微 处理器进行。如果是一般的 LED静态发光，流过静态发光场合电流的 23倍就能获得足够的辉度 。 锁存器可锁存四位二进 BCD码，对应于四位十进制数的四组 BCD码分别输入到四个锁存器，四个锁存器，四组 BCD码由四个锁存器分时轮流输出进入译码器，译码后进入数码管驱动级集成电路TD62505P（输入端 I1 I7与输出端 Q1 Q7一一对应）。 Q1 Q7分别加到四个数码管的a g七个阳极上。 Q1 Q4中哪一端接地， 使能 信号 DS1 DS4控制。由于四个锁存器的轮换输出也是受 使能 信号 DS1 DS4控制。所以四个数码管轮 流通电显示。由于轮流显示频率较高，故显示的数字不呈闪烁现象。 第 4 章 设计总结 通过这次电子系统设计，我们掌握了设计一个数字电路的基本方法和基本步骤，实际解决了设计中出现的问题，增强了寻找问题，解决问题的能力。此次电子设计的成功不仅帮助我
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号