LED汉字点阵总结报告

电子技术综合设计电子技术综合设计 总结报告总结报告 姓 名 学 号 专业与班级 设计题目 LED 点阵显示系统设计 时 间 2012 2013 学年第 1 学期 指导教师 成 绩 日 期 一 课题任务 采用单片机和 LED 点阵显示模块设计实现组合点阵信息显示 能 显示 16X16 点阵图文 LED 显示屏 要求能显示图文或文字 显示 图文或文字应稳定 清晰 图文或文字显示 二 方案设计 2 1 总体设计 2 2 设计论证 图文显示一般有静态和动态显示两种方案 静态方案虽然设计 简单 但其使用的管脚太多 如本设计中 16 16 的点阵共有 256 个发光二极管 显然单片机没有这么多的端口 如果我采用锁存 器来扩展端口 按 8 位的锁存器来计算 16 16 的点阵需要 256 8 32 个锁存器 这个数字很庞大 因为我们仅仅是 16 16 的 点阵 在实际应用中的显示屏往往要大得多 这样在锁存器上花 单 片 机 列驱动器 行 驱 动 器 16X16LED 显示 点阵 电源 的成本将是一个很庞大的数字 因此在实际应用中的显示屏几乎 都不采用这种设计 而采用另外一种称为动态扫描的显示方法 动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮 这样扫描驱动电 路就可以实现多行 比如 16 行 的同名列共用一套驱动器 具体 就 16 16 的点阵来说 把所有同 1 行的发光管的阳极连在一起 把所有同 1 列的发光管的阴极连在一起 共阳极的接法 先送出 对应第一行发光管亮灭的数据并锁存 然后选通第 1 行使其燃亮 一定时间 然后熄灭 再送出第二行的数据并锁存 然后选通第 2 行使其燃亮相同的时间 然后熄灭 以此类推 第 16 行之后 又重新燃亮第 1 行 反复轮回 当这样轮回的速度足够快 每秒 24 次以上 由于人眼的视觉暂留现象 就能够看到显示屏上稳定 的图形了 一个 16 16 的 LED 显示屏行和列各有 16 支引脚 不能单靠 51 单片机的端口驱动所以必须要对单片机的端口个数进行扩展 经常采用的端口扩展方法是用串并转换芯片进行译码 常用的串 并转换芯片有 74LS154 4 线 16 线译码器 74LS164 8 位串并 转换器 74HC595 等 51 系列单片机端口低电平时 吸入电流可 达 具有一定的驱动能力 而为高电平时 输出电流仅 数十 甚至更小 电流实际上是由脚的上拉电流形成的 基本 上没有驱动能力 所以单片机不能直接驱动 LED 显示屏显示 在 单片机和显示屏之间还需要增加以功能放大位目的的驱动电路 本设计采用点阵的分块扫描 即一个 16 16LED 点阵是由 4 个 8 8LED 点阵构成 扫描时分时扫描 4 个点阵 这样一个点阵 的 8 个阳极端可用单片机的 8 个 P0 口驱动 由于单片机驱动能力 不够 所以在 P0 口和点阵的阳极之间增加一个 74HC573 锁存器 这样可以增加阳极端的驱动电流 LED 点阵的阴极端分别采用四 个 74HC138 译码和驱动 三 电路设计 单片机系统及其管脚 常用的时钟电路设计有两种方式 一种是内部时钟方式 一种是 外部时钟方式 本实验采用内部时钟方式 将 XTAL1 与 XTAL2 之 间跨接一个石英晶振和微调电容 从而构成一个稳定的自激震荡器 电容值取 30pF 左右 其大小将影响震荡频率的高低 振荡器的稳定 性和起振的快速性 为减少线间的寄生电容 晶振和电容应尽能安 装得与单片机靠近 保证晶振稳定可靠的工作 如图 点阵及驱动部分 行驱动部分采用 P0 口串接一个 74HC573 当锁存使能端 LE 为高 时 这些器件的锁存对于数据是透明的 也就是说输出同步 当 锁存使能变低时 符合建立时间和保持时间的数据会被锁存 由 于它的同步作用 即输出和 P0 口的数据输出是一样的 但由于 74HC 的拉电流可以达到 35 毫安 比一般单片机的要高 所以可 以用来驱动点阵 管脚图如下 列驱动部分采用 74HC138 驱动 P2 3 1 P2 4 1 P2 5 1 P2 1 时 分别选通一个 138 译码器 输 出扫描码给对应的点阵 电路原理图见附录 A 四 程序设计 程序主要由开始 初始化 主程序 子程序 字库组成 其中 主程序和子程序的流程图为 程序见附录 C 五 系统调试 系统调试主要是调试各部分的焊接是否合格和各芯片的输出输 入电压是否符合设计要求 最后测试各硬件部分能否完成设计功能 因此把硬件调试按照以下四部分分步来进行 1 测试所有焊点是否有短路和虚焊的现象存在 2 通电测试所有硬件芯片的输入输出电压是否在设计要求的范围 内 1 短路与虚焊检测 检测工具为万用表 使用万用表的短路报警功能 逐个测试相 临的两个焊点检测是否短路 按照电路图检测需要连接的两点是否 短路来检测是否已经连接上 以此来检测虚焊的情况 检测和修改 完成后为下一步通电检测排除了短路的危险和由于虚焊引起检测结 果不真实的麻烦 2 上电测试 由于系统测试时是采用 USB 电源为系统电源 所以电源输入都 为 5V 显示系统中单片机 译码器 锁存器 驱动电路的电源电压 均要求为 5V 所以可同时直接接入 上电后首先观察电路是否有过热 异味 冒烟的现象出现 经 过观察 没有这些现象出现 然后测试各器件的电源 接地及一些 电平应该固定的端口的电压 测试的结果为 各器件电源端在 4 3V 4 8V 之间满足器件的电源电压要求 单片机端口在未接负载 时端口电压为 4 5V 3 仿真测试 在仿真软件 proteus 中运行测试系统整体功能 一切正常 实现 了汉字的左移滚动显示 循环显示出了特定浮动汉字 4 实物测试 通过分析程序 了解 LED 点阵汉字循环循环左移的显示方法 自 建字库 很成功的完成了实物测试 达到了预期的要求 六 总结 经过一段时间的工作 终于完成了基于单片机的 LED 显示系统 的设计 项目所要求的功能全部达到 通过这次设计收获颇多 不 仅是所作题目涉及到的软硬件知识还有更为重要的实际经验和过程 中所发现的问题 接手题目之后从互联网上对 LED 进行了详细的资料收集 从技 术和产业的两方面对 LED 进行了了解 通过了解我认识到 LED 是 一门当今应用非常广泛的技术 整个产业每年都会有巨大的产值而 且技术还在不断发展和创新 从设计之初就确定了参照大屏幕显示屏的实现方法和实际情况 设计一款小屏幕的 LED 点阵显示屏 在查阅了大量的大屏幕显示屏 资料后确定了题目的设计方案 整个设计采用 STC89S52 做核心控 制器 74LS138 组成译码电路 在实现这一设计的过程中所遇到的 问题和困难给我留下了宝贵的经验和深刻教训 这些经验和教训是 1 设计之前应该进行大量的资料收集和分析 确定一个清晰的设 计思路 2 器件选择时要详细阅读器件使用手册 不但要考虑器件的功能 实现还要考虑器件在整个系统中的兼容性 3 硬件的系统的建立必须合理和稳定 实物建立之前最好进行仿 真这样才能为软件提供一个可靠的试验平台 4 软件的编写不但要实现功能还要不断的优化 简练 易读 随着课题的进行 对 LED 的了解也越来越深入 认为 LED 技 术也会进一步发展 LED 应用将会更加广泛 设计结束了 但学习还在继续 我相信通过此次设计所得到的 知识 心得 经验乃至感受都会让我在以后的日子里受益匪浅 附录 A 附录 B 附录 C include define int8 unsigned char define int16 unsigned int define int32 unsigned long int8 flag int8 n int8 code table 32 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x 00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x1F 0 x00 0 x11 0 x00 0 x11 0 x00 0 x11 0 x 00 0 x11 0 xFE 0 xFF 0 x00 0 x11 0 x00 0 x11 0 x00 0 x11 0 x00 0 x11 0 x00 0 x1F 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 中 0 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 xFF 0 x7F 0 x02 0 x44 0 xD2 0 x45 0 x52 0 x69 0 x 02 0 x59 0 x0A 0 x4E 0 xD2 0 x59 0 x62 0 x78 0 x92 0 x48 0 x24 0 x40 0 xFE 0 xEF 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 国 1 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x21 0 x04 0 x22 0 x84 0 x27 0 x8C 0 x3A 0 x 90 0 x22 0 xA0 0 x23 0 x40 0 x50 0 x80 0 x1F 0 x00 0 x10 0 x00 0 xD0 0 x00 0 x50 0 x00 0 x20 0 x00 0 x20 0 x00 0 x00 矿 0 0 x00 0 x00 0 x02 0 x02 0 x82 0 x41 0 xC2 0 x30 0 xFE 0 x1F 0 x02 0 x00 0 x 02 0 x00 0 x02 0 x00 0 x02 0 x00 0 xFE 0 x1F 0 x62 0 x30 0 xC2 0 x20 0 x86 0 x41 0 x02 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 业 1 0 x00 0 x04 0 x01 0 x04 0 x02 0 x04 0 x04 0 x04 0 x08 0 x04 0 x30 0 x04 0 x C0 0 x05 0 x00 0 xFE 0 x80 0 x05 0 x60 0 x04 0 x10 0 x04 0 x0C 0 x04 0 x06 0 x04 0 x03 0 x04 0 x02 0 x04 0 x00 0 x00 大 16 0 x00 0 x02 0 x40 0 x0C 0 x40 0 x08 0 x40 0 x48 0 x40 0 x3A 0 x40 0 x2A 0 x42 0 x0A 0 x41 0 x8A 0 xFE 0 x7A 0 x40 0 x2B 0 x40 0 x0A 0 x40 0 x18 0 x 40 0 xEA 0 x40 0 x4C 0 x40 0 x08 0 x00 0 x00 学 17 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x 00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 void delay void int16 offset void main void int8 i int8 p flag 0 x10 n 0 TMOD 0 x01 TH0 0 xb1 TL0 0 xe0 ET0 1 EA 1 TR0 1 p while 1 for i 0 i 8 i 显示左半边屏幕 P0 p offset 2 i P2 i 0 x08 P2 4 0 P2 3 1 选中 U2 输出扫描码 给 U6 delay P0 p offset 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