毕业论文基于单片机的led单色显示屏控制系统设计

毕业论文基于单片机的led单色显示屏控制系统设计内容摘要：

受输出锁存器打人控制，所以还从输出锁存器前引出了 QH’，作为与移位寄存器完全同步的级联输出。 图 74HC595 在不同的工作电压下的时钟 频率 由 74HC595 在 供电的情况下（ 25℃），可以达到 21MHz 以上的时钟频率，而我们采用的 89C51的时钟频率只有 24MHz，串口方式 0的时钟频率只有 fosc/12=2MHz，所以 74HC595 完全胜任； 由于 74HC595 输出 高电平 时每个管脚的 驱动电流只有 20mA，而每个 LED 发光管的驱动电流也是 20mA，要是 8 个发光管同时轮流点亮的时候瞬间电 11 流必定大于 20mA，所以我们采用 是采用吸收电流的方式直驱 LED 发光管。 行驱动电路 电路 的 设计 单片机 P2 口低 4 位输出的行选信号经 74LS244 八 位数据 缓 冲器 将数据 缓冲 后送往 3/8 译码器 74LS138 译码的输入端，生成 8 条行选通信号线，再经过 SN7406 六 路高 电 压输出反相器 将信号取反后 使 IRF540 导通 再去驱动对应的行 LED 显示。 其硬件电路如图 ： 图 点阵显示屏 行驱动 硬件原理图 A1B2C3G 2 A4G 2 B5G16Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015U27 4L S 1 389 8U 3 DS N 74 0 611 10U 4 ES N 74 0 65 6U 3 CS N 74 0 63 4U 3 BS N 74 0 61 2U 3 AS N 74 0 613 12U 4 FS N 74 0 63 4U 4 BS N 74 0 61 2U 4 AS N 74 0 61G1A121 Y 118A241 Y 216A361 Y 314A481 Y 4122G19B1112 Y 19B2132 Y 27B3152 Y 35B4172 Y 43U 3 87 4L S 2 44ABCY 1 0SESY 1 1ABCEI R F 1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y01 2 3 4 5 6 7 8 9RR13 .3 kQ1I R F 5 40Q2I R F 5 40Q3I R F 5 40Q4I R F 5 40Q5I R F 5 40Q6I R F 5 40Q7I R F 5 40Q8I R F 5 40IRF1IRF2IRF3IRF4IRF5+ 3. 3IRF6h a n g 1IRF7h a n g 2IRF8h a n g 3h a n g 4h a n g 8+9I R F 1I R F 2I R F 3I R F 4I R F 5I R F 6I R F 7I R F 8h a n g 5h a n g 6h a n g 7I R F 2I R F 3I R F 4I R F 5I R F 6I R F 7I R F 8Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 12 3— 8 线译码器 74LS138 我们前面 的列驱动电路里面 只是用了单片机的串口 跟 P1 口 ，还剩下 P0 以及 P2口可以 直接接到 8个 LED 的行选端，但是为了整个大屏幕 方便 以后扩展控制 ， 防止直接驱动损坏单片机 以及 隔离 外界干扰 信号 ，使用了 74LS138 这个 3— 8 译码器 作为行选芯片。 74LS138 译码器的引脚图，逻辑图及真值表如下 图 、图 所示 ： 图 74LS138 的 外部 引脚图 以及内部原理图 图 3 线 8 线译码器 74LS138 的真值表 由上看以看出，只要在信号输入端 A， B， C 输入特定组合的 0 的组合序列， 13 就可以在输出端轮只有一个流输出低电压 0，这样我们就可以有选择的控制行电路。 六 路 高 电 压输出反相器 SN7406 由于我们的 74LS138 输出的行选信号是低电平，而 驱动 IRF540N 时必须在 G端 接比 D端高 3V以上的 电压才能导通，所以我们加了 SN7406这个 六 路 高 电 压输出反相器 ，图 是它的外部管脚图，图 SN7406 则是它 一路输入输出 的内部原理图： 当输入端 A输入低电压时，在对应的输出端 Y就会输出高电压。 大电流 MOSFET管 IRF540 IRF540 是一个 28A 100V 的 N 沟道的 MOSFET 管， Rds(on )= ， Vgd=100V，它的原理图如下 图 所示 ，当 G端有高电平时， DS 之间就导通，电流从 D端流向S 端。 因为一条行线上要带动 128列的 LED进行显示，按每一 LED器件 20mA 电流计算，128 个 LED 同时点亮时，需要 2560mA 即 电流，所以选用 IRF540 作为驱动管，它的最大 工作 电流可达 28A，所以不需要加散热既可稳定工作。 图 IRF540 内部原理 及管脚 图 14 八 位数据 缓冲器 74LS244 我们为了隔离外界的干扰信号，使用 了 74LS244 八 位数据 缓冲器。 因为任何时候74HC595 里面的数据是不确定的，只要显示屏只要稍微有一点外界干扰，导致 74LS138使能端 E 变低， 74LS138 就 是会有输出信号的（通过它的真值表可以看到全 0 全 1都有一行是被选中输 出 低电位 的）， SN7406 就输出高电位， IRF540 被电阻拉到高电平这样显示屏就显示一些不确定的图案，就不符合我们的设计要求了。 74LS244 是一个常用的 八缓冲器 ，它的 管脚图以及 控制表如图 所示： 小 结 本章介绍了硬件的连接方法 以及 原 理 ，并且包含了 部分 电路图，此电路已经试验证明可以显示汉字信息，并且可动态显示，其中运用了 74HC595 以及 74LS244 芯片，74HC595 的功能是串入并出，并且带有锁存和移位的功能；而 74LS244 的作用就是完全屏蔽掉外界的干扰，只有 单 片机发出的正确的信号才被它选择 通过，一般的电路干扰，电磁干扰不会对显示屏造成乱码。 而行驱动则是使用了 3－ 8 线译码器 74LS138驱动 六 路 高 电 压输出反相器 SN7406，用 SN7406 再驱动 IRF540 大电流低电阻的 N沟道场效应管 ，因为如果用单片机直接连接 LED 点阵，引脚不够，同时驱动能力也不行，而用了这个译码器，可以节省引脚，并且方便以后扩展。 15 3 系统软件设计 显示屏软件的主要功能是向 显示 屏提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。 根据软件分层次设计的原理，可把显示屏的软件系统分成两大层：第一层是底层的 显示驱动程序，第二层是 上层的系统应用程序。 显示驱动程序负责向点阵屏传 送 特定组合的显示 数据，并负责产生行扫描信号和其它控制信号，配合完成LED 显示屏的扫描显示工作。 显示驱动程序由显示子程序实现；系统环境设置 (初始化 )由系统初始化程序完成；显示效果处理等工作，则由主程序通过调用子程序来实现。 显示驱动程序 然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。 为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐， 等数据发送完毕后 输出 74HC595 的锁存信号 ， 将显示数 据打 入 输出锁存器并锁存，然后再输出新的行号， 并 打开显示。 图 为显示驱动程序 (显示屏扫描函数 )流程图。 图 显示驱动程序流程图 系统主程序 系 统主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，包括设置串口， 端口 以及一些 16 参数 ；然后以 分屏 效果显示 “ 勤奋求实开拓创新 桂林工学院电子与计算机系毕业设计电子信息工程 023 班张涛制作。 谢谢各位老师。 ” ； 关 闭 屏 3 秒钟， 再 静止显示“勤奋求实开拓创新” 停留约 3秒 ， 接着 开始 左跑马 滚动显示“ 勤奋求实开拓创新桂林工学院电子与计算机系毕业设计电子信息工程 023 班张涛制作。 谢谢各 位老师。 ”。 设置系统程序不断地循环执行上述显示效果。 图 是系统主程序的流程图。 图 系统主程序流程图 部分源 程序 分屏显示子 程序 以下是 32x64 点阵 LED 电子显示屏的源程序，采用 C 语言编写，在 Keil μ（ ） 以及 MedWin 版 环境下 均 测试通过。 /**********分屏显示 ***********/ void fen(void) { do{ xianshi()。 }while(xx++=5)。 //调用单屏显示 xx=0。 } /************单屏显示 *************/ void xianshi(void) { unsigned char ii,jj。 unsigned int kk,aa。 for (kk=500。 kk0。 kk) //每屏显示 500次 开始 系统初始化 分屏显示 左移 显示 17 {for(ii=1。 ii16。 ii+=2) //每个汉字分 8行扫描 {for (jj=0。 jj8。 jj++) //每次要发送 8个汉字的 2个字节 ,发送 8次 { aa=(xx*8+jj)*32+ii。 out_rxd(amp。 hanzi[aa])。 //从串口输出第 1 个字的第 1字节。 out_rxd(amp。 hanzi[aa1])。 //从串口输出第 1 个字的第 1字节。 } for (jj=0。 jj8。 jj++) //每次要发送 8个汉字的 2个字节 ,发送 8次 { aa=(xx*8+jj)*32+ii。 out_rxd(amp。 hanzi[aa+16])。 //从串口输出第 1个字的第 17字节。 out_rxd(amp。 hanzi[aa+15])。 //从 串口输出第 1 个字的第 18字节 } P2=0x0ff。 P1=0xff。 P1=0。 //锁存为高， 74HC595 锁存信号 P2=sw[h]。 //输出行信号 h++。 //行加一 if(h==8)h=0。 } } } /*************分屏显示的数据发送 ************/ void out_rxd(unsigned char *d) /*从串口发送数据 */ { SBUF=*d。 while(!TI)。 //等待发送完毕 TI=0。 } 左移显示 子 程序 void zuo(void) { unsigned char i,d=5。 while(zimo=1200) { while(yid16) //数据移位。 { for(i=0。 id。 i++) //移动速度 {for(h=0。 h8。 h++) //8行扫描 18 { in_data()。 //调整数据 rxd_data()。 //串口发送数据 P2=sw[h]。 //送段码 P1=0xFF。 //锁存为高， 595锁存信号 P1=0。 } } yid++。 //移动一步 } yid=0。 zimo=zimo+32。 //后移一个字， } qing()。 zimo=0。 } /***********读取数据 ***********/ void in_data(void) {char s,w。 unsigned int qqq。 for(s=8。 s=0。 s) { w=s+s。 qqq=zimo+h+h+s*32。 BUFF[w+1]=hanzi[qqq]。 BUFF[w]=hanzi[qqq+1]。 BUFF2[w+1]=hanzi[qqq+16]。 BUFF2[w]=hanzi[qqq+17]。 } } /**************调整数据并发送 *******************/ void rxd_data(void) //串行发送数据 {char s。 unsigned char inc,tempyid,temp。 19 if(yid8) inc=0。