16X16點陣LED電子顯示屏設計資料

1、單片機應用系統(tǒng)實驗設計16X16 點陣 LED 電子顯示屏設計班級：物電學院電信 2 班組員：呂勇軍 學號： 2黃 波 2指導老師：彭建英日期： 2012 年 12 月 1 號第一章 緒論1.1 單片機的應用單片機是生活必不可缺的，顧名思義單片機的應用是很廣泛的，導彈的導航裝置、飛機上 各種儀表的控制、計算機的網絡通訊和數據傳輸、工業(yè)自動化過程和實時控制數據處理、廣 泛使用的智能 IC 卡、民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)、 錄像機和攝像機、 全自動洗衣機的控制、 以及程控玩具、電子寵物等等。單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航 天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域。1.2 電子

2、顯示屏隨著現代光電技術、微電子技術及計算機技術的飛速發(fā)展和普及， LED 顯示屏已遍及社會 的各個領域。簡單的講，顯示屏就是由若干個可組合拼接的顯示單元構成屏體，再加上一套 適當的控制器。所以多種規(guī)格的顯示板配合不同技術的控制器就可以組成許多種LED顯示屏,以滿足不同環(huán)境，不同顯示要求的需要。LED顯示屏是由幾萬到幾十萬個半導體發(fā)光二極管像素點均勻排列組成。禾I用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素點。目前應用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍色和純綠色 LED的開發(fā)已經達到了實用階段。LED顯示屏可以顯示 變化的數字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、 電視墻

3、、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點。LED顯示屏的分類：按顏色可以分為單基色顯示屏、雙基色顯示屏、全基色顯示屏；按顯示器分類LED數碼顯示屏、LED點陣圖文顯示屏；按實用場合分類有室內顯示屏和室外顯示屏。仔細分解一個LED顯示屏，它有以下一些要素構成： 金屬結構框架、顯示單元、掃描控制板、開關電源、雙絞線傳輸電纜、主控制儀、專用顯示 卡及多媒體卡、電腦及其外設、其它信息源。第二章 系統(tǒng)整體方案2.1 需要實現的功能用移動顯示屏來顯示漢字，通過單片機AT89C52的行掃描和74LS138芯片的列掃描使點陣顯示屏移動顯示“湖南文理學院物電”的字幕。點陣模塊：此點陣模塊由四個 8*8 點陣組成，圖2.1.1

4、為8X8點陣LED外觀及引腳圖，只要其對應的 X、丫軸順向偏壓，即可使LED發(fā) 亮。例如如果想使左上角LED點亮，則丫0=1, X0=0即可。應用時限流電阻可以放在 X軸或丫 軸。8*8LED點陣等效電路如圖2.1.2所示圖 2.1.1圖 2.1.28X8點陣LED工作原理說明：8X8點陣共需要64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當對應的某一列置1電平，某一行置0電平，貝U相應的二極管就亮；因此要實現一根柱形的亮法，對應的一列為一根豎柱，或者對應的一行為一根橫柱， 因此實現柱的亮的方法如下所述：一根豎柱：對應的列置1,而行則采用掃描的方法來實現。一根橫柱：對應的

5、行置 0,而列則采用掃描的方法來實現。需要實現的功能如下圖流程圖圖 2.1.3所示：圖 2.1.3本電路使用AT89C52實現行驅動，對顯示模塊從上至下的掃描，用74LS138和三極管實現列驅動，對顯示模塊從左至右的掃描，然后顯示字符。 在中規(guī)模集成電路中譯碼器有幾種型 號，使用最廣的通常是 74ls138 譯碼器， 74ls138 譯碼器的輸出是低電平有效，故實現邏輯 功能時，輸出端不可接或門及或非門（因為每次僅一個為低電平，其余皆為高電平）；74IS138 譯碼器有使能端，故使能端必須加以處理，否則無法實現需要的邏輯功能。 在片選使用狀態(tài) 下輸入中8線始終只有1線為0,此74IS138芯片

6、在單片機系統(tǒng)中極大限度的起到了擴展 10 資源的作用，只要用單片機的2個IO引腳資源就能控制8個輸出，而且程序的編制也容易實 現。2.2 系統(tǒng)軟件的設計軟件程序是整個控制系統(tǒng)的核心部分。顯示部分采用動態(tài)掃描的方式，實現對顯示屏要顯 示的漢字、圖像、字符等數據信息進行傳輸控制以及顯示等功能。程序中將數據存儲器分為 三個區(qū)：顯示緩沖區(qū)、數據存儲區(qū)和接收緩沖區(qū)。單片機通過串口中斷接收 PC機傳來的數據, 暫時存放在接收緩沖區(qū)，經分析處理后按一定的規(guī)律放入數據存儲區(qū)保存起來，然后再根據 顯示方式依次從數據存儲器中取出數據放入顯示緩沖區(qū)中用于顯示。顯示采用逐行掃描的方 式，圖5是顯示一屏字符的程序流程圖

7、。與PC機的實時通信部分主要是利用單片機串口中斷 接收數據信息，實現與計算機的數據信息傳輸。其程序流程圖如圖 5和6附錄所示。第三章 系統(tǒng)硬件電路的設計3.1 單片機系統(tǒng)及外圍電路3.1.1 單片機的選擇本設計選用了 AT89C52單片機作控制3.1.2 AT89C52芯片介紹概述：AT89C52為40腳雙列直插封裝的 8位通用微處理器，采用工業(yè)標準的C51內核，在內部功能及管腳排布上與通用的8xc52相同，其主要用于會聚調整時的功能控制。功能包括對會聚主 IC內部寄存器、數據 RAM及外部接口等功能部件的初始化，會 聚調整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板 CPU通信等

8、。主要管腳有：XTAL1（ 19腳）和XTAL2（ 18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz晶 振。RST（ 9腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。VCC（ 40腳）和VSS（20腳）為供電端口，分別接 +5V電源的正負端。P0P3為可編程通用I/O 腳，其功 能用途由軟件定義，在本設計中，P0端口（ 3239腳）被定義為 N1功能控制端口，分別與N1的相應功能管腳相連接，13腳定義為IR輸入端，10腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（ 18腳）和SCLS（ 19腳）端口， 12腳、27腳及28腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU的相應功能端，用于

9、當前制式的檢測及會聚調整狀態(tài)進入的控制功能。AT89C52的引腳圖如下圖 3.2所示：圖 3.2.13.1.3單片機系統(tǒng)外圍電路單片機外圍電路一般有兩塊：時鐘電路（如圖3.2.3 ）和復位電路（3.2.4 ）時鐘電路由一個晶振和兩個小電容組成，用來產生時鐘頻率復位電路由一個電阻、按鍵和一個電容組成，用來產生復位信號，使單片機上電的時候復位C1<TE)CT?圖 3.2.3AT89C52單片機芯片內部有一個反向放大器構成的振蕩器，XTAL1和XTAL2分別為振蕩器電 路的輸入端和輸出端，時鐘可由內部和外部生成，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內部振蕩電路就會產生自激振蕩。系統(tǒng)采用

10、的定時元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回 路。晶振頻率選擇12MHz C1、成的電容值取22PF,電容的大小頻率起微調的作用圖 3.2.4單片機有多種復位電路，本系統(tǒng)采用電平式開關復位與上電復位方式，當上電時，C1相當于短路，使單片機復位，在正常工作時，按下復位時單片機復位。在有時碰到干擾時會造成 錯誤復位，但是大多數條件下，不會出現單片機錯誤復位，而可能會引起內部某些寄存器錯 誤復位，在復位端加一個去耦電容，則會得到很好的效果。3.2驅動電路3.2.1 74LS138芯片簡介74LS138為3線8線譯碼器，共有54/74S138和54/74LS138 兩種線路結構型式, 其工作原理如下：當

11、一個選通端（E1 ）為高電平，另兩個選通端（E2）和/（E3）為低電平時，可將地址端（A、B、C）的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。利用E1、E2和E3可級聯(lián)擴展成24線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成32器。線譯碼器。若將選通端中的一個作為數據輸入端時，74LS138還可作數據分配器。74LS138的引腳圖如圖 3.3所示：U1 -123AY0BY1CY2Y3¥4E1Y5E2Y6E3Y7CF74LS138<TEXT>圖3.33.2.2驅動電路的構成本設計的驅動電路由電阻和 PNP的三極管構成，由三極管將電流放大，再通過三極管的集 電極輸出給點陣顯示屏，使

12、其足夠亮。其驅動電路的電阻值是采用4.7K歐姆的電阻，其驅動電壓為5V。行驅動電路如圖3.3.2所示，列驅動電路如圖3.3.3所示： U1FD.1/C01P0.2/W02R）：屈PD.4rt5D4PM 也05叩廖RSTP0.7/W7P2 2/A1DP5ENFZ.5/A11ALEPi.4/Al3P2.5M13F2.8/A11F27W15PIjO/CP3MJOPI .1/T2EXps.i/nnPI 2P3.2/IH1DFISPUJ/IKT1IF1 4旳.MOPI 5F>3-5XT1Pl .5P3.6A?Fl .7F3.7W苗炬bo._a_3D9114asXI/肩.乜$3&X3z-35

13、X4/斛輩、33X67妁iff/P20 -陽P21 :23Pi 2 *34F23 *25RM：藍P25 *P26 *23101113141&Z圖3321412Y0r1r2貸/4Y5朮/7A nN- CEIBZEa1i12ABC10曰E2B3.L：rU4vol囂1317.¥./ABC-6ABC曰E2田-fi-圖 3.3.33.316*16LED 顯示屏電路和原理16*16LED顯示屏電路由四個8*8LED點陣組成的，其中二極管的正極控制器也就是 AT89C52 負極接譯碼器也就是 74LS13 &顯示屏可以顯示字符、漢字、動畫等任何圖形。該電路充分 利用了單片機的I /

14、0口資源使整機硬件達到最簡。8*8點陣的原理：點陣LED掃描法介紹點陣LED一般采用掃描式顯示，實際運用分為三種 方式：（1）點掃描；（2）行掃描；（3）列掃描。若使用第一種方式，其掃描頻率必須大于 16X 64=1024Hz周期小于1ms即可。若使用第二和第三種方式，則頻率必須大于16X 8=128Hz 周期小于7.8ms即可符合視覺暫留要求。此外一次驅動一列或一行（8顆LED時需外加驅動 電路提高電流，否則LED亮度會不足。8X8點陣LED工作原理說明：8X8點陣共需要64個發(fā) 光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當對應的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應的二極

15、管就亮；因此要實現一根柱形的亮法，對應的一列為一 根豎柱，或者對應的一行為一根橫柱，因此實現柱的亮的方法如下所述：一根豎柱：對應的根橫柱：對應的行置0,而列則采用掃描的方法列置1而行則采用掃描的方法來實現。 來實現。電路如圖3.4所示：第四章系統(tǒng)程序的設計系統(tǒng)主程序#in clude<reg52.h>sbit SH_CP=P29sbit DS=P2A1;sbit ST_CP=P2A2;un sig ned char code display=0x10,0x04,0x60,0x04,0x02,0x7E,0x8C,0x01,0x00,0x00,0x88,0x1F,0x88,0x08,0

16、xFF,0x08,0x88,0x08,0x88,0x9F,0x00,0x60,0xFE,0x1F,0x22,0x42,0x22,0x82,0xFE,0x7F,0x00,0x00, /*"湖",0*/ 0x04,0x00,0xE4,0xFF,0x24,0x00,0x24,0x08,0x64,0x09,0xA4,0x09,0x24,0x09,0x3F,0x7F,0x24,0x09,0xA4,0x09,0x64,0x09,0x24,0x48,0x24,0x80,0xE4,0x7F,0x04,0x00,0x00,0x00, /*"南",1*/ 0x08,0x80

17、,0x08,0x80,0x08,0x40,0x38,0x40,0xC8,0x20,0x08,0x11,0x09,0x0A,0x0E,0x04,0x08,0x0A,0x08,0x11,0xC8,0x20,0x38,0x40,0x08,0x40,0x08,0x80,0x08,0x80,0x00,0x00,/*"文",2*/0x04,0x20,0x84,0x60,0x84,0x20,0xFC , 0x1F ,0x84,0x10,0x84,0x10,0x00,0x40,0xFE , 0x44 ,0x92,0x44,0x92,0x44,0xFE,0x7F,0x92,0x44,0x92

18、,0x44,0xFE,0x44,0x00,0x40,0x00,0x00,/*" 理",3*/0x40,0x04,0x30,0x04,0x11,0x04,0x96,0x04,0x90,0x04,0x90,0x44,0x91,0x84,0x96,0x7E,0x90,0x06,0x90,0x05,0x98,0x04,0x14,0x04,0x13,0x04,0x50,0x04,0x30,0x04,0x00,0x00, 0x00,0x00,0xFE,0xFF,0x22,0x04,0x5A,0x08,0x86,0x07,0x10,0x80,0x0C,0x41,0x24,0x31,/*&

19、quot;學",4*/0x24,0x0F,0x25,0x01,0x26,0x01,0x24,0x3F,0x24,0x41,0x14,0x41,0x0C,0x71,0x00,0x00, /*" 院",5*/0x40,0x02,0x3C,0x06,0x10,0x02,0xFF,0xFF,0x10,0x01,0x10,0x01,0x20,0x04,0x10,0x42,0x8F,0x21,0x78,0x18,0x08,0x46,0xF8,0x81,0x08,0x40,0xF8,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00, /*" 物",6*/0x

20、00,0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x88,0x08,0x88,0x08,0x88,0x08,0x88,0x08,0xFF,0x7F,0x88,0x88,0x88,0x88,0x88,0x88,0x88,0x88,0xF8,0x9F,0x00,0x80,0x00,0xF0,0x00,0x00, /*" 電",7*/;void hc595_senddat(unsigned char dat)unsigned char i;for(i=0;i<8;i+)DS=dat&0x80;SH_CP=1;SH_CP=0;dat<<=1;main()unsigned char i;char j;SH_CP=0;ST_CP=0;while(1)for(i=0;i<16;i+)for(j=7;j>=0;j-) hc595