16×16点阵-LED电子广告牌-课程设计(共16页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上郑州航空工业管理学院微机原理课程设计 2012 级 电气工程及其自动化 专业 971 班级题 目 LED电子广告牌 姓 名 * 学号 120* 指导教师 * 职称 教授 二一二 年 十二 月 十八 日专心-专注-专业摘要LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。 LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。L

2、ED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。现代LED的发展很快，很多研究领域非常已经深刻，所以想利用自己学的微机知识简单的研究一下用微机驱动的LED显示汉字，以达到学以致用和实践相结合的目的，同时巩固加深自己的微机知识。用点阵方式构成图形或文字，是非常灵活的，可以根据需要任意组合和变化，只要设计好合适的数据文件，就可以得到满意的显示效果。因而采用点阵式图文显示屏显示经常需要变化的信息，是非常有效的。点阵大小可以有1616、2424、3232、4848等不同规格，也有单色、双色、和多色几种，最常用的是单色图文屏。单色屏多使

3、用红色或橘红色或橙色LED点阵单元。双色图文屏和多色图文屏，在LED点阵的每一个“点”上布置有两个或多个不同颜色的LED发光器件。换句话说，对应于每种颜色都有自己的显示矩阵。显示的时候，各颜色的显示点阵是分开控制的。事先设计好各种颜色的显示数据，显示时分别送到各自的显示点阵，即可实现预期效果。每一种颜色的控制方法和单色的完全相同，因此掌握了单色图文显示屏的原理，双色屏和多色屏就不难理解了。关键词：LED, 微机, 点阵, 驱动, 矩阵1.LED电子广告牌基本原理11、系统构成 该设计大体可以分为CPU控制、LED驱动、LED点阵显示三部分组成，控制电路部分包括一个8086和构成其最小系统的外围

4、电路。其信号传输规则如图1.1，在整个电路当中微机负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与PC机的串行通讯、以及给屏体电路，以及它的行和列的各个驱动电路发送命令。 8086CPU 1616LED显示8284等外围电路 74LS138驱动电路图1.1.11.2、LED 动态显示原理LED点阵显示系统中各模块的显示方式： 有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便，但硬件接线复杂，在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲电压驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的列数据信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形

5、或文字信息。点阵式LED汉字广告屏绝大部分是采用动态扫描显示方式，这种显示方式巧妙地利用了人眼的视觉暂留特性。将连续的几帧画面高速的循环显示，只要帧速率高于24帧/秒，人眼看起来就是一个完整的，相对静止的画面。最典型的例子就是电影放映机。在电子领域中，因为这种动态扫描显示方式极大的缩减了发光单元的信号线数量，因此在LED显示技术中被广泛使用。以88点阵模块为例，说明一下其使用方法及控制过程。图2.1中，红色水平线Y0、Y1Y7叫做行线，接内部发光二极管的阳极，每一行8个LED的阳极都接在本行的行线上。相邻两行线间绝缘。同样，蓝色竖直线X0、X1X7叫做列线，接内部每列8个LED的阴极，相邻两列

6、线间绝缘。在这种形式的LED点阵模块中，若在某行线上施加高电平（用“1”表示），在某列线上施加低电平（用“0”表示）。则行线和列线的交叉点处的LED就会有电流流过而发光。比如，Y7为1，X0为0,则右下角的LED点亮。再如Y0为1，X0到X7均为0，则最上面一行8个LED全点亮。下图描述一下用动态扫描显示的方式，显示字符“B”的过程。图1.2.12.设计方案该设计采用8086微机做主控制芯片，使用8284芯片及其外围器件为8086提供晶振、复位以及READY信号，是CPU可以正常工作，使用74HC573作为地址锁存，为8255A提供I/O口选通地址，使用8255A进行I/O口的扩展，其三个口全

7、做输出，并使其分别接在4个74LS138译码器上，作用为138译码器提供LED显示用的行数据，列选通，以及各译码器片选信号， 138译码器主要用来为LED点阵提供行显示数据，列数据选通，LED点阵采用4块88点阵行并联拼接而构成的1616点阵，点阵采用共阴极，高电平点亮方式。设计目的为显示汉字“我爱郑航”，并使其从右至左滚屏显示。3.硬件电路设计3.1、8284A模块8284A是用于8086系统的时钟发生器、驱动芯片，它为8086及其外设提供所需要的时钟信号。8284A由3部分构成。外接5MHZ晶振，接入X1、X2，10UF电解电容接复位端，8284A内部产生自己振荡，在CLK端为8086提供

8、时钟脉冲。上电RESET端为8086RET端送入低电平使其复位，来自内存或外围设备等待的请求信号送入RDY1端，经8284同步后送入8086的READY输入端。如图：图3.1.13.2、8255A模块8255A是8086系列配套微处理机并行接口芯片，它可以为CPU与外设之间提供并行I/O的通道。8255A有3个8位的并行I/O口，它可以通过设置多种工作方式，通常不需要附加外部电路，在中小型系统有着广泛的应用。8086通过锁存器74HC573为8255A提供地址及方式选择，573两低位输出分别接8255A的A0、A1端口，其八位并行输入口接8086的AD0AD7，PA0PA7分别接四块8LED点

9、阵的行选择端，PB0PB3接74LS138译码器U1的A、B、C以及片选段，PB4PB7接74LS138译码器U2的A、B、C以及片选段，PC0PC3接74LS138译码器U3的A、B、C以及片选段，PC4PC7接74LS138译码器U4的A、B、C以及片选段。如图： 图3.2.13.3、74LS138译码器模块74LS138译码器为3输入8输出译码器，该电路使用它为LED点阵提供列扫描。四块138译码器分别接8255A的PB、PC用来获得译码以及片选数据，U1的输出接1616点阵的左上88点阵的列，U2的输出接1616点阵的右上88点阵的列，U1的输出接1616点阵的左下88点阵的列，U1的

10、输出接1616点阵的右下88点阵的列。如图:图3.3.13.4、LED点阵模块该点阵使用20mA草帽红灯，采用共阴极接法，正极串接470电阻限流。4块相同的点阵正极同时并接在8255A的PA口，进行行扫描，负极分别接在四块不同的138译码器用来获得列扫描数据。如图：图3.4.14.软件程序设计给PA口送行数据4.1、程序流程图 开始选中译码器U1，送列数据 DI+1，SI+1初始化数据段，堆栈段初始化8255地址、初始化字模区域、初始化138译码器列扫描数据给PA口送行数据选中译码器U3，送列数据 DI+1，SI+1初始化8255AA、B、C方式0输出循环8次？调用送字模指令送字模爱调用滚屏指

11、令调用送字模指令送字模我N自加一，AL=N AL=AL4 SI=SI+AL调用送字模指令循环7次？调用送字模指令送字模航调用滚屏指令调用送字模指令送字模郑调用滚屏指令调用滚屏指令给PA口送行数据选中译码器U2，送列数据 DI+1，SI+1给PA口送行数据选中译码器U2，送列数据 DI+1，SI+1循环8次？ 返回 返回4.2、软件设计该程序主要针对8255A进行一系列的选地址，送数据操作，从而达到进行行列扫描的目的，A0，A1的四种方式地址分别是00FFH,01FFH,02FFH,03FFH。点阵扫描时以左上、左下、右上，右下的方式依次选中点阵块，即依次选中U1，U3，U2，U4译码器，选中每

12、个译码器之前先要送一次行数据，然后再进行该数据下的列扫描，该行扫描结束，行数据指针加1，列指针加1，给下个点阵块送行数据，然后选中该点阵块的译码器，剩下两块同上。字模滚屏显示：如要实现滚屏，需要每次循环时将字模数据指针加4，目的是将下一行的数据移至上一行显示，然后调用字模处理子程序，接着使用长一点的延时，就可以看到字符在移动。4.3、源程序DATA SEGMENTADR0 DB 00FFH/定义8255地址ADR1 DB 01FFHADR2 DB 02FFHADR3 DB 03FFH NDB 0WELA DB 08H,80H,09H,90H,0AH,0A0H,0BH,0B0H, DB 0CH,

13、0C0H,0DH,0D0H,0EH,0E0H0FH,0F0H /定义列扫描WORD1 db 20h, 00h, 24h, 08h, 24h, 48h, 24h, 84hdb0FEh, 7Fh, 23h, 02h, 22h, 21h, 20h, 10hdb0FFh, 09h, 20h, 06h, 22h, 1Ah,0ACh, 61hdb 20h, 80h, 30h,0E0h, 20h, 00h, 00h, 00h我WORD2 db 40h, 00h,0B0h, 00h, 92h, 40h, 96h, 30hdb 9Ah, 8Ch, 92h, 83h,0F2h, 46h, 9Eh, 2Ahdb 9

14、2h, 12h, 91h, 2Ah, 99h, 26h, 95h, 42hdb 91h,0C0h, 50h, 40h, 30h, 00h, 00h, 00h 爱WORD3 db 80h, 00h, 89h, 40h, 8Ah, 20h, 8Ch, 18hdb0F8h, 07h, 8Ch, 08h, 8Ah, 30h,0C9h, 00hdb 80h, 00h,0FEh,0FFh, 02h, 08h, 42h, 10hdb0B2h, 20h, 0Eh, 11h, 00h, 0Eh, 00h, 00h 郑WORD4 db 80h, 80h, 80h, 40h,0FCh, 3Fh, 96h, 02h

15、db0A5h, 44h, 84h, 80h,0FCh, 7Fh, 08h, 80hdb 08h, 40h,0C9h, 3Fh, 4Ah, 00h, 4Eh, 00hdb0E8h, 3Fh, 4Ch, 40h, 08h, 70h, 00h, 00h 航DATA ENDSSTACK SEGMENT PARA STACK DW 100DUP(?)STACK ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART:MOV AX DATAMOV DS,AXMOV AL,80H/初始化8255A MOV DX,ADR3OUT DX,AL NEXT:LEA SI,WORD1

16、 /送字模我，每次送去4个数据，32/4=8 CALL GWORD /调用送字模指令LEA SI,WORD1 /调用滚屏显示，CALL RUN /调用滚屏指令LEA SI,WORD2 /送字模爱CALL GWORD LEA SI,WORD2CALL RUN/调用滚屏指令 LEA SI,WORD3 /送字模郑CALL GWORD LEA SI,WORD3CALL RUNLEA SI,WORD4 /送字模航CALL GWORDLEA SI,WORD4CALL RUNJMP NEXTMOV AH,4CHINT 21HGWORD:PUSH CXPUSH SI/保护SI,CX 断点 LEA DI,WEL

17、A/取列扫描数据MOV CX,8LP:/LP为左半边扫描MOV DX,ADR0/给U1第1列送数据MOV AL,SIMOV DX,ALMOV DX,ADR1 /选中U1块138译码器MOV BL,DIMOV DX,BLINC DIINC SI MOV DX,ADR0/SI自加一，给U3第1列送数据MOV AL,SIMOV DX,ALMOV DX,ADR1 /选中U3块138译码器，并选择列MOV BL,DIMOV DX,BLINC DIINC SICALL DELAY1MS/一列显示完毕，延时一毫秒LOOP LP LEA DI,WELA/取列扫描数据MOV CX,8 LN: MOV DX,AD

18、R0/给U2第1列送数据 MOV AL,SI MOV DX,AL MOV DX,ADR2 /选中U2块138译码器，并选择列 MOV BL,DI MOV DX,BL INC DI INC SI MOV DX,ADR0/SI自加一，给U4列送数据 MOV AL,SI MOV DX,AL MOV DX,ADR1 /选中U4块138译码器，并选择列 MOV BL,DI MOV DX,BL INC DI INC SI CALL DELAY1MS LOOP LN POP SI POP CX RET GWORD ENDPRUN:MOV CX,15RUN1： INC N MOV AL,N SHL AL,1

19、ADD SI,AL/将下一行移植上一行显示 CALL GWORD/如此循环15次，就如滚屏一样 CALL DELAY LOOP RUN1 RET RUN ENDPDELAY1MS PUSH CX /延时1ms子程序 MOV CX,15NEXT1： MOV CX,40NEXT2： NOP LOOP NEXT2 LOOP NEXT1 POP CXRETDELAY ENDPDELAY : PUSH CX MOV CX,300NEXT3： MOV CX,1000NEXT4： NOP LOOP NEXT3 LOOP NEXT4 POP CX RET DELAY ENDPCODE ENDSEND START 总结 经过近多日的努力，终于将本次课程设计做完了，但由于水平有限，文中肯定有很多不恰当的地方，请老师指出其中的错误和不当之处，使我能做出改正，我会虚心接受。在本次课程设计过程中，我增强了自己的动手能力和分析能力。通过跟老师和同学的交流，也通过自己的努力，我按时完成了这次课程设计。在此过程中，我学会了很多，也看到了很多自己的不足之处。在以后的学习生活中，我会努力学习专业知识，完善自我，为将来的发展做好充分的准备。总之，在这次课程设计中，我受益匪浅，学到了很多书本上所没有的东西，懂得了理论和实际联系的重要性。在以后的学习中，我不仅要把理论知识掌握牢固，更要提高自己的动手能力和分析能力。