1621516点阵led显示屏_毕业设计论文任务书(编辑修改稿)

1621516点阵led显示屏_毕业设计论文任务书(编辑修改稿)内容摘要：

P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40U1A T 89 C 5 1+C61 0uABCDG1GNDT X D － S C KR X D － SIS C L RRCK表 21 P3 各端口第二功能 单片机系统外围电路 单片机系统外围电路形式如图 34 所示。 单片机振荡器反相放大器的输入端（ XTAL1）和输出端（ XTAL2）之间接上 12MHz 或更高频率的晶振，以获得较高的刷新频率，使显示更稳定。 电容 C C5 是晶振的负载电容，主要起频率微调和稳定的作用。 单片机的串行口工作在方式 0 下，作为同步移位寄存器使用，端口 RXD（ ）作为数据移位的输入 /输出端 ，而由 TXD（ ）端输出移位时钟脉冲。 移位数据的发送和接收均以 8 位为一帧，不设起始位和停止位，无论输入 /输出，均低位在前高位在后。 89C51 的通用 I/O 口P1 作为显示数据和二进制行号的公用输出口。 两种数据的输出在时间上是错开的。 P1 口的低 4 位与行驱动器相连，送出二进制的行选信号； ～ 口则用来发送控制信号。 P0 和 P2 口空着，在有必要的时候可以扩展系统的 ROM 和 RAM[5,6]。 图 22 单片机系统外围电路 端口引脚 第二功能 —— RXD 串行口输入端 —— TXD 串行口输出端 —— 0INT 外部中断 0 请求输入端 —— 1INT 外部中断 1 请求输入端 —— T0 定时 /计数器 0 外部信号输入端 —— T1 定时 /计数器 1 外部信号输入端 —— WR 外 RAM 写选通信号输出 端 —— RD 外 RAM 读选通信号输出端 北华航天工业学院毕业论文 7 硬件系统 由于 LED 显示屏的特性及作用， 大多数 的 LED 显示屏都 是放在 户外 的 ，所以对硬件的质量要求非常的高。 也 为方便检修和维护硬件电路设计时常常采用模块化的设计方法。 硬件的设计采用模块化设计，既要满足模块本身功能又要能够和整个系统兼容。 图 23 系统硬件组成框图 如图 24 所示 ， 根据 本课题 的功能特点 可 确定系统硬件由显示屏部分，控制部分， 驱动电路三 部分组成。 单片机发出正确信号，通过驱动电路将信号传送给点阵屏，是点阵屏显示汉字图样 [7]。 AT89S51 16 16 点阵 LED 驱动电路 晶振电路 电源电路 复位电路 驱动电路 北华航天工业学院毕业论文 8 第 3 章 系统硬件电路设计与实现 点阵模块 点阵的介绍 LED 显示屏是由一个一个的发光二极管点阵构成的，要构成大屏幕的 LED 显示屏就需要多个发光二极管。 构成 LED 屏幕的方法有两种，一是由单个的发光二极管逐点连接起来 ； 二是选用一些由单个发光二极管构成的 LED 点阵子模块构成大的 LED 点阵模块。 目前市场上普遍采用的点阵模块有 8 1616 几种；这两种屏幕构成方法各有有缺点，单个发光二极管构成显示屏优点在于当单个的发光二极管出现问题时只需更换一个二极管即可，检修的成本较低，缺点在于连接线路复杂；而点阵模块构成的方法却正好与之相反，模块构成省约了 大量的连线，不过当一个 LED 出现问题时同在一个模块的所有 LED都必须被更换 ,这就加大了维修的成本。 两种方法相比较，决定采取模块构成的方法来制作一个 LED 点阵显示屏。 为了避免模块的缺点，选择点阵数较小的模块来减小出现这一问题的风险。 所以构建一个 1616的 LED 点阵屏选用四块 88 点阵模块。 LED 显示屏是将发光二极管按行按列布置的，驱动时也就按行按列驱动。 在扫描驱动方式下可以按行扫描按列控制，当然也可以按列扫描按行控制。 LED 显示屏现多采用多块 88 点阵显示单元拼接而成。 4 个 模块组成 1616 点阵，以满 足汉字显示的要求。 88 LED 点阵是最基本的点阵显示模块，理解了 88 LED 点阵的工作原理就可以基本掌握LED 点阵显示技术。 88 点阵 LED 实物如下图所示，其等效电路结构如图 31 所示： 图 31 8*8 点阵实物图 北华航天工业学院毕业论文 9 图 32 8*8 点阵等效电路结构图 从图 32 可以看出， 8 8 点阵共需要 64 个发光二极管组成，且每个发光二极 管是放置在行线和列线的交叉点上。 要实现显示图形或字体，只需考虑其显示方式， 通过编程控制各显示点对应 LED 阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。 当采用按行扫描按列控制的驱动方式时， LED 显示屏 8 行的同名列共用一套列驱动器。 行驱动器一行的行线连接到电源的一端，列驱动器一列的列线连接到电源的另一端。 应用时还应在各条行线或列线上接上限流电阻。 扫描中控制电路将行线的 1 到 8 轮流接通高电位，使连接到各该行的全部 LED 器件接通正电源，但具体那一个 LED 导通，还要看它的负电源是否接通，这就是列控制的任务了。 当 对应的某一列置 0 电平，则相应的二极管就亮；反之则不亮。 例如：如果想使屏幕左上角 LED 点亮，左下角 LED 熄灭的话，在扫描到第一行时，第一列的电位就应该为低，而扫描到第八行时第一列的电位就应该为高。 这样行线上只管一行一行的轮流导通，列线上进行通断控制，实现了行扫描列控制的驱动方式。 LED 汉字显示方式 LED 驱动显示采用动态扫描方法，动态扫描方式是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器。 以 16 16 点阵为例，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴 极连在一起（共阳的接法），先送出对应第 1 行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第 1 行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第 2 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； „ .第 16 行北华航天工业学院毕业论文 10 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，就能看到显示屏上稳定的图形。 该方法能驱动较多的 LED，控制方式较灵活，而且节省单 片 机的资源。 显示数据传输采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。 但串行传 输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都已传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。 对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的时间就太少了，以致影响到 LED 的亮度。 采用串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾，可以采用重叠处理的方法。 即在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据。 为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要有锁存功能。 对于列数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能。 这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显 示时，串行移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示 [8]。 驱动模块 本课题的设计是点阵的行列都用 74HC595 来驱动显示。 51 系列单片机端口低电平时，吸入电流可达 20ｍＡ，具有一定的驱动能力；而为高电平时，输出电流仅数十 微安 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 为 目的的驱动电路。 串并转换器 74HC595 芯片简介 概述： 74HC595 是一款漏极开路输出的 CMOS 以为寄存器，输出端口为可控的三态输出端，亦能串行输出控制下一级级联芯片。 特点： ●高速移位时钟频率 Fmax25MHz ●标准串行（ SPI）接口 ● CMOS 串行输出，可用于多个设备的级联 ●低功耗： Ta=25 度时， Icc=4uA(MAX) 北华航天工业学院毕业论文 11 管脚图： 图 33 74HC595 管脚图 管脚说明 ： 表 31 74HC595 管脚说明 管脚编号 管脚名 说明 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 15 QAQH 三态输出管脚 8 GND 电源地 9 SQH 串行数据输出管脚 10 SCLR 移位寄存器清零端 11 SCK 数据输入时钟线 12 RCK 输出存储器锁存时钟线 13 OE 输出使能 14 SI 数据线 16 VCC 电源端 北华航天工业学院毕业论文 12 74HC595 的真值表： 表 32 74HC595 真值表 图 34 74HC595 时序图 输入管脚 输出管脚 SI SCK SCLR RCK OE H QAQH 输出高阻 L QA— QH 输出有效值 L 移位寄存器清零 L 上沿 H 移位寄存器存储 L H 上沿 H 移位器存期存储 H 下沿 H 移位寄存器状态保持 上沿 输出存储器锁存移位寄存器中的状态值 下沿 输出存储器状态保持 北华航天工业学院毕业论文 13 如图所示， 74HC595 是硅结构的 CMOS 器件，兼容低电压 TTL 电路，遵守 JEDEC标准。 74HC595 是具有 8 位移位寄存 器和一个存储器，三态输出功能。 移位寄存器和存 储器是分别的时钟。 数据在 SCHcp 的上升沿输入，在 STcp 的上升沿进入的存储寄存器中去。 如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入（ Ds），和一个串行输出（ Q7），和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行 8 位的，具备三态的总线输出，当使能 OE 时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。 行驱动电路 本课题中，两个 74HC595 的级联作为 16*16 点阵屏的行驱动电路，即第一个点阵的9 管 脚，串行数据输出管脚的输出作为第二个点阵的 14 管脚，数据线的输入，这样既可将两个 74HC595 级联起来。 上面两个点阵作为第一行，下面两个点阵作为第二行，第一行与第二行均用级联的两个 74HC595 来驱动即可。 图 3。