led点阵显示屏驱动器的设计与实现_毕业论文(设计)(编辑修改稿)

led点阵显示屏驱动器的设计与实现_毕业论文(设计)(编辑修改稿)内容摘要：

16 扫的 64*32 个点的单色屏幕，可以组装出最有成本优势的 LED 屏幕。 该控制卡属于异步卡，就是说，该卡可以断电保存信息，不需要连接 PC 都可以显示储存在里面的信息。 其中注意的问题是 16PIN、 08 接口的接口顺序为： ABCD 为行选信号， STB(LT)为锁存信号， CLK(CK)为时钟信号， R1， R2， G1，G2 为显示数据， EN 为显示使能， N 为地 （ GND）。 只有当单元板和控制卡的接口一致时，才可以直接连接起来。 如果不一致，就需要利用转换线转换一下线的顺序。 AT89S52 单片机最小系统 单片机 [5]也被称作“单片机微型计算机”、“微控制器”，国际上采用 “MCU”(Micro Controller Unit)称呼单片机。 单片机的发展的历史大致可以分为 4 个阶段。 第一阶段是单片机探索阶段，主要探索如何把计算机的主要部件集成在单芯上；第二阶段是单片机完善阶段，完善了 8 位单片机的并行总线结构、外围功能单元由 CPU 集中管理模式、体现控制特性的位地址空间和位操作方式、指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令；第三阶段是向微控制器发展的阶段，说的是在 51 系列的基本结构的基础上，加强了外围电路的功能，突出了单片机的控制功能，将一些用测控对象的模数转换器 、数模转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入芯 7 片中，体现单片机的微控制器特征；第四阶段是单片机的全面发展阶段，很多大半导体和电气厂商都开始加入单片机的研制和生产，单片机世界出现了百花齐放，欣欣向荣的景象。 随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的 8 位、 16 位、 32 位通用型单片机，以及小型谦价的专用型单片机。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，今后单片机的发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装等方面发展。 最小系统包括 AT89S5晶体振荡电路、复位开关。 其中晶体振荡电路 [6]采用 24MHZ，图 为 AT89S52 单片机最小系统。 图 最小系统电路图 标准 08 接口 单元板输入 08 接口 [7]的接口定义如图 所示： 8 图 08 接口 ABCD 是 4 个行选信号，实际上是用 4 个二进制位计数来实现的。 A 为最低位， D 为最高位，从 0 记录到 15，板子上的 2 个 138组成一个 416 译码器，会自动选通第 0 行和第 15 行。 R0、 R G0、 G1 分别是红色和不亮的 595 的数据， SCK 和 LT分别是 595 的时钟 和锁存， OE 是整个单元板的显示时能， OE 为 0时单元板暗亮，为 1 时高亮。 OE 是为了适应不同厂家的单元板信号的。 一个单元板的宽和高的点数是 64*32 点，分上下两个半屏，两个半屏共用时钟、锁存和 OE、 R0、 G0 是上半屏数据， R G1 是下半屏数据。 从单元板的显示面看，数据是从右侧向左输入，一行是 64 个点，也就是通过 8 个 595 控制，因为是单色，每个半屏是两行 595，整个屏是 4 行 595。 单元板控制卡工作顺序：把显示缓冲里的第一行红色数据送往R0，显缓的第 8 行红色数据送往 R1，每行是 8 个数据 —— 关 闭 OE使能 —— 行选选中第 0 行、 LT 锁存 —— 开启 OE 使能， 9 数据显示。 9 间隔一定时间 35ms，重复以上循环，行选第 1 行，送第 1 行和第 9行数据 ...间隔一定时间 35ms，重复以上循环，行选第 2 行，送第2 行和第 10 行数据 ...以此类推。 键盘模块 键盘、状态显示模块：为了使软件编程简单，本设计利用可编程芯片 8255。 接法如图一所示， PA 口接按键， PC 口则用用于控制状态显示所用 LED 点阵。 每个按键都通过一个 10K 的上拉电阻接+VCC，按键的另一端接地。 当有键按下时，与该键相连的 PA 口的相应 位变为低电平，单片机检测到该变化后即转到相应是键处理程序，同时在程序中点亮 LED 点阵模块电路如图。 图 键盘电路 LED 显示模块 点阵系统串行输入，器件为移位寄存器 TPIC6B595595[8]，门控 10 和扫描信号常以 16 点阵为一行进行并行处理。 在点阵显示中以 4*8个 LED 点阵构成一个 LED 显示单元，采用行共阳阴共列的编排方式。 其驱动分为行列两部分，分别来自于行、列移位寄存器，行数据是扫描数据， 16 行中每次只有一行被 驱动，采用逐行扫描方式，列数据则为汉子的点阵码。 对于字符和图形显示也可以用点阵处理。 其显示原理和方法相同，如图。 图 LED 显示电路 列驱动模块 本设计采用了 74HC595 是 LED 列驱动芯片， 8 位移位锁存器用于驱动显示列，每片 74HC595 可以驱动 8 列，多片 74HC595 串接在一起，串行列数据信号 RI（ DATA） 、锁存信号 STB、串行时钟信号 CLK 都在这个芯 片上。 第 8 脚 :GND，电源地。 第 16 脚 :VCC，电源正极。 第 14 脚 :DATA，串行数据输入口，显示数据由此进入，必须有时钟 11 信号的配合才能移入。 第 13 脚 :EN， 始能口，当该引脚上为“ 1”时 QA～ QH口全部为“ 1”，为“ 0”时 QA～ QH的输出由输入的数据控制。 第 12 脚 :STB，锁存口，当输入的数据在传入寄存器后，只有供给一个锁存信号才能将移入的数据送 QA～ QH口输出。 第 11 脚 :CLK，时钟口，每一个时钟信号将移入一位数据到寄存器。 由于要显示 64*32 个单元，必须采用 74HC595 级联的方式来实现，本设计两片 74HC595 列驱动模块级联如下图 所示： 图 两片 74HC595 级联 行驱动模块 32*64 点阵屏共用 16 片 138 级联，通过总线驱动芯片 74LS254驱动行 /列信号，从总线上的低 4 位输出的行号经两片 138 级联后形成 4/16 线译码器后生成 16 条行选信号，再经过驱动管驱动对应的行线。 一条线上要带动 32 列的 LED 灯同时发光时，按每一 LED 器 12 件 15MA 电流计算， 32 个 LED 同时发光时，需要 480MA 的电流，选用三极管 8550 作为驱动管可以满足要求。 74LS138 为 3 线 — 8 线译码器，其工作原理为：当一个选通端（ E1） 为高电平，另外两个选通端 E2 和 E3 为低电平时，可将地址端（ A0、 A A2） 的二进制编码在 Y0 至 Y7 对应的输出端以低电平译出，当数据超过 8 位之后，电平拉高后可对 16 数据操作。 四片级联后的 138 电路如下图 所示： 图 四片 74HC138 级联 4 系统软件设计 显示驱动程序 显示驱动程序在进入中断后，首先要对定时器 Ｔ ０ 重新赋值，以保证显示刷屏新率的稳定 ， 1/32 扫描显示屏的刷新率（帧频）计算公式如下： 刷新率 （帧频） =   * 1/32 0Ｔ （ 式 ） 溢出率    0T6 5 5 3 6*fo s c / 1 2*321/＝ （ 式 ） 13 其中为 fosc 晶振频率 [9]， t0为定时器 T0初值（工作在 32 位定时器模式）。 由公式可知，显示屏刷频新率由定时器 T0的溢出率和单片机的晶振频率决定，因此，我们调试时首先选定晶振频率，然后给定不同的初值 T0，只要能获得 24MHz 以上的刷新频 率，就能连续稳定的显示，而且刷新率越高，显示越稳定，但会过多的占用 CPU 时间，实验证明， 24MHz 晶振时刷新率达到 50MHz 以上，目测画面基本无闪烁发生。 汉字字模的提取方法 l6*16 点阵汉字字库可以在中文操作软件 (UCDOS)中找到现成的文件。 一般汉字字库均符合国家标准 GB231280 的规定。 在汉字系统中使用机内码形式存储汉字，国标码的最高位置 l 作为汉字的机内码。 而国标码由两个字节组成，其中高字节表示区，低字节表示位。 国标码和区位码都有 94 个区，每个区又都有 94 个位。 19 区为图形区， 1015 区未规定， 1687 区存放一、二级汉字库。 国标码和区位码的关系是：国标码高字节 = 区码 + 20H。 国标码低字节 = 位码 + 20H。 所以，机内码与国标码和区位码的关系是：机内码高字节 = 国标码高字节 + 80H = 区码 + A0H； 机内码低字节 = 国标码低字节 + 80H = 位码 + A0H。 字模代码按照区位码的顺序在字库中以二进制格式存储，每个汉字占用 32 个字节。 因此只要找到汉字代码的起始位置，就可正确提取汉字点阵信息。 对于不同的字库，汉字代码起始位置的计算方法可能存在差异，例如 HZK16 若 以 ADDRESS 表示首地址， Q 表示 14 区码， W 表示位码，经分析和实践得出 HZK16 中汉字首地址计算公式为： ADDRESS = 32 [( Q1 ) 94 +( w1 )] （ 式 ） 在 中，获取汉字区位码可以用 ASC( )函数和 HEX( )函数，函数 ASC( )返回一个 Integer 数据 [10]，代表字符串中首字母的字符代码。 HEX( )函数返回代表十六进制数值的字符串。 当汉字作为ASC( )函数的参数时，返回的是汉字机内码， 经 HEX( )函数转换即可得到汉字机内码的十六进制数，再通过公式就可以得到汉字的首地址，有了汉字的首地址再从字库中提取汉字代码，而经过扩展取两次字模得到 32*64 的点阵字模。 程序流程图 显示屏的程序流程图如下所示： N Y。