可编程字符(图案)显示设计.doc

湖北第二师范学院实训报告可编程字符(图案)显示器设计专业： 电子信息科学与技术 班级： 05级电本2班 设计组成员：夏义、宋怡、余进升马功汗、熊睿指导老师： 黄晓明 日期： 2008.06实验课题 可编程字符（图案）显示器设计EEPROM只读存储器的应用一、 可编程字符（图案）显示电路的基本组成及工作原理可编程字符（图案）显示，是指显示的字符或图案可以通过编程的方法进行灵活变换。图A是它的基本组成框图。图A 可编程字符显示器的组成框图EEPROM存贮器地址计数器时钟脉冲源列选线产生电路行选线产生电路发光二极管显示屏其中，EEPROM只读存储器用于存放字符或图案的代码，它是字符显示器的核心部件；发光二极管点阵显示屏用来显示字符或图案；行选线与列选线产生电路分别为显示屏的行与列提供选通地址线；地址计数器为EEPROM提供地址线，它的计数脉冲由时钟脉冲提供。电路的工作原理是：时钟脉冲输入时，地址计数器进行计数，EEPROM对应的地址单元中的代码输出，以驱动列选线产生电路。地址计数器同时又为行选线产生电路提供地址线，随着地址计数器计数值的变化，发光二极管逐行扫描，显示屏上显示出字符或图案。二、可编程字符（图案）显示器的电路设计EEPROM存储器EEPROM存储器的内容可以按照拥护的需要写入，可以直接通过写入新的内容来覆盖以前的内容，故称为可电擦除可编程只读存储器。常见的EEPROM的型号有28C17（2K*8位）、28C64（8K*8位）、28C256（32K*8位）等，图B是EEPROM2716的引脚功能图。其中，D7D0为数据端，A0 A10为地址端，可寻地址为=2048（2K）个存储单元。3个控制信号： 为写控制端，片选控制端，=0时，EEPROM被选通；输出允许控制端，=0时才有输出数据。一般来说显示的字符越多，EEPROM需要的存储容量越大。当存储容量不够时，除了选用更大容量的芯片外，还将同型号的多片EEPROM芯片并联，扩展存储容量。图C是两片EEPROM并联时的连接电路，其存储容量可以扩充到4K。当控制端C=0时，输出的数据是2817（1）片的内容；当C=1时，输出的数据为2817（2）片的内容。图B EPROM28C17的引脚功能图 图C 2片EEPROM并联2.发光二极管矩阵显示屏发光二极管8*8矩阵是最基本的矩阵。但这种简单矩阵显示的字符太小，不方便观看。为了增大显示字符，可将多块8*8矩阵组合，如组合成16*16，16*256，256*256等，图D所示的就是由4块8*8矩阵组合而成的16*16的矩阵显示屏。它有16根行选线和16根列选线，其中行选线接发光二极管的正极，列选线接发光二极管的负极。若要使某只发光二极管亮，则将与此管对应的行选线接高电平（逻辑“1”），列选线接低电平（逻辑“0”）。列选线行选线1215161231516图D 发光二极管16*16矩阵显示屏电路列选线/行选线产生电路对于16*16的发光二极管矩阵，有16根行选线和16根列选线。其中列选线由EEPROM的数据输出端提供。一片EEPROM2817有8个数据端，只能控制8根列选线。因此，需要两个地址存储单元才能控制16根列选线，如图E所示。其工作原理是：当D触发器的Q=0，时，与非门18开通，916关闭，EEPROM 的地址单元输出的代码输出控制18列选线。当下一个脉冲来到时，与非门916开通，18关闭。的地址单元输出的代码，控制916列选线。图E 列选线产生电路行选线用来对16行发光二极管进行逐行扫描，扫描一行，将此行的发光二极管正极接高电平。因此要求行选线产生电路依次输出为16个为“1”正脉冲，且反复循环，输出的每一个正脉冲都具有驱动16只发光二极管的能力，其中74LS154为4-16线译码器，在4位地址输入码的控制下，其输出端依次输出低电平“0”，经外接反向器116后依次输出高电平“1”。一行的16只发光二极管如果全部亮，约需100mA的电流。因此，要选用能够提供足够电流的晶体管来驱动16只发光二极管。地址计数器和时钟脉冲源地址计数器提供EEPROM需要的地址线。EEPROM 2817有11根地址线，那么地址计数器也应有11个输出端才能满足要求。行选线产生电路74LS154需要的4根地址线可以从地址计数器的中选出。在EEPROM的地址单元中，每扫描1行，对应EEPROM 2817的2个地址单元；扫描16行，则对应EEPROM 2817的32个地址单元。即是说，在16*16的显示屏上显示一个字符需要占用EEPROM 2817的32个地址单元。如果在地址单元00H1FH存放1个字符，则在20H3FH存放另1个字符，以此类推，不难得出EEPROM 2817的内存分配规律：低5位地址产生的地址单元用于存放字符的代码，每32个单元存放1个字符，高6位地址用于控制字符的切换。EEPROM 2817最多只能存放个字符。时钟脉冲源的作用是提供地址计数器需要的技术脉冲。上述分析表明，低位地址计数器的始终频率控制行扫描的速度，越高，屏上显示的那个字符越稳定。高位地址计数器的时钟频率控制字符的切换速率，因此。经验表明，要看到屏上显示一个稳定的字符，应满足，其中，因为人眼的视觉暂留时间一般为20ms，即如果1s内有50幅断续画面出现，则看到的将是一幅连续的画面或者是一幅稳定的图案。在满足的前提下，高位地址计数器的脉冲频率也不能太低，否则字符的变换太慢，影响观看效果。但如果要显示多幅相互之间没有多大联系的图案，则根据需要选择较低的频率。图F 可编程字符显示器电路原理图图F为设计的可编程字符显示器的实验电路，其中，74LS74（1）和74LS93（1）组成低位的地址计数器，提供EPROM 2716的低位地址；74LS93（2）和74LS93（3）组成高位地址计数器，提供高位地址。地位地址计数器的时钟脉冲的频率一般大于2kHz，可以选用反向器和RC组成的时钟震荡器来实现；高位地址计数器的时钟脉冲的频率一般低于1Hz，采用555组成的低频震荡器较好。三、字符显示程序设计手工绘制字符首先将要显示的字符描在方格坐标纸上。用“”处表示与该点对应的放光二极管“亮”，未画“”处表示发光二极管“灭”。根据发光二极管“亮”与“灭”的状态，求出写入EEPROM存储的16进制代码。求代码的方法是：发光二极管“亮”处对应的列线为“0”，即EEPROM对应的数据线为“1”；发光二极管“灭”处，EEPROM对应的数据线为“0”。按照列线116的顺序将第一行的“0”和“1”组合成二进制码组。EEPROM的一个存储单元只能存放一个十六进制代码，因此一行代码要占用2个存储单元。计算机汉字库编辑字符 利用计算机软件对汉字进行编辑。可以直接读出每个汉字所对应的十六进制代码。四、连接电路中需要注意的几个问题1. 74LS93的连接方法74LS93是4位二进制计数器，但如果不将其相连，那么74LS93仅仅是一个1位二进制计数器，如果只将其接信号的话，那么74LS93就是由三端输出的一个3位二进制计数器。所以，我们在实验中要将其相连，使其构成一个4位二进制计数器。在芯片的使用中，要将其清零端中任意一脚接地。因为，它们悬空时表示接高电平“1”，芯片始终在进行清零操作，没有工作。2. 74LS74的连接方法74LS74是双上升沿D触发器，就是说在使用过程中，如果只用到了一个D触发器就只需将驱动电路连好后，只连接一边的管脚。其中，清零端和时钟预制端可以悬空不接，最好接一高电平（VCC）。3.焊接问题 电路的连接中，一定要小心仔细，不要产生虚焊，为之后电路的检查与使用带来不便。五、实验中遇到的问题及其解决方法矩阵屏l 由于没有16*16的点阵屏，所以就用了4块8*8的点阵屏代替。l 对于8*8的点阵屏我们要先测出其行选线和列选线，测量过程中我们要注意选用什么工具，如果用模拟万用表（黑表笔是正极红表笔是负极），而数字万用表（红表笔是正极黑表笔是负极），所以测量时一定要注意自己用的是数字还是模拟万用表，这里我们用数字万用表测量，其测量的结果(如图G),现在只确定了一个8*8点阵屏的行列线，我们实验要用的是16*16的，所以我们必须把4片连起来组成一个16*16的点阵屏，连接方法(如图H):说明图中点阵屏摆放为字幕向下，点阵屏1和2中编号相同的行选线用导线连起来作为前8行，点阵屏3和4中编号相同的行选线也同样用导线连起来作为后8行，这样就确定了16个行选线了，然后点阵屏1和3中编号相同的列选线用导线连起来作为前8列，点阵屏2和4中编号相同的列选线也同样用导线连起来作为后8列，这样我们就确定了16个列选线。 （图G） （图H）上图为字幕向下测量的结果行为正列为负上图为组合起来的16*16点阵屏反向器我们用集成的74LS04来代替CC1413驱动点阵屏。 3.显示字符（图案）顺序出现混乱出现问题1：接好电路后，显示屏全屏都亮。解决方法：由于点阵屏行选线和列选线接反，我们把行选线和列选线掉换。出现问题2：再次接好电路后，显示屏却全屏都灭。解决方法：首先，我们看译码器有比较稳定的信号，接着到驱动器查找发现一直是低电平，所以怀疑是驱动器没工作，再次查找驱动芯片ULN2003A发现它的驱动电压为50V，问题找到于是我们用74LS04来代替ULN2003A，连接好电路后显示屏有闪烁感 ，我们把芯片烧上字后通电，可以看到自己烧写的字了。自此实验成功。 六、电路图在整个电路的问题全部都解决完后，我们将整个电路重新绘制一遍，新的电路图如下（矩阵显示屏未画如其中，说明：图中从上至下的第一组116线为行选线，下面一组116线为列选线）：七、实验心得通过反反复复的焊接，已使自己从刚开始时面对素来陌生的电烙铁和焊锡丝不胜畏惧过渡到比较熟练的掌握了焊接技术。完成一个较烦琐的工作需要细心的同时更需要耐心，任何事情都有一个过程，欲速则不达。通过此次实验让我学习到如何用protel做电路板，我们要认真了解每个器件的管脚的功能，而且在PCB里面要看清楚芯片的供电电源是VCC还是VDD，弄清每个器件的的供电电压，布线的时候要电源和地线比其他线要粗2到3倍，还要考虑电磁兼容的问题。在实验时保持冷静，测试要有条理。遇到问题要联系电路原理积极思考，不要遇到问题就产生畏惧心理，要勇敢面队产生的问题。只有通过解决在电路中不断出现的问题，才能完全增强自己的动手及分析