2022年恒流驱动LED显示屏设计方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 基于恒流驱动的LED 显示屏设计年级专业 ：09 电子应用电子 同学姓名 ：李巧林 学号 : 38 工程组 ： 第五组2022 年 10 月 18 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘 要本设计使用 AT89C52芯片作为主掌握模块,利用简洁的外围电路来驱动 16*16 点阵 LED 显示屏；设计分为三个模块：单片机掌握模块. 输出显示模块,译码器74LS138与三极管驱动的驱动模块；单片机掌握模块以单片机为核心,以软件 KEIL 编程实现信号输出,以驱动 16*

2、16 LED 点阵显示块为目的；另一方面显示屏广泛的应用于医院、火车站、银行等公共场所,因此本设计有很强的现实有用性；讨论了基于 AT89C52 单片机 16 16 LED 汉字滚动显示屏的设计与运用 Proteus 软件的仿真实现；主要介绍了LED 汉字显示屏的硬件电路、汇编程序设计与调试、Proteus 软件仿真等方面的内容,本显示屏的设计具有体积小、硬件少、电路结构简洁及简洁实现等优点；能帮忙广大电子爱好者明白汉字的点阵显示原理,熟悉单片机的基本结构、工作原理及应用方法,并提高单片机学问技术的运用才能；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 20 页精选学习资料 - -

3、- - - - - - - 目 录第一章 绪论 1.1 单片机的应用 4 1.2 LED 简介 4 1.3 电子显示屏4 8 9 其次章系统整体方案5 2.1 需要实现的功能7 2.2 系统软件的设计7 第三章系统硬件电路的设计8 3.1 单片机系统及外围电路8 3.1.1 单片机的挑选8 3.1.2 AT89C52 芯片介绍3.1.3 单片机系统外围电路3.1.4 元器件挑选 .10 3.3 驱动电路 11 3.3.1 74LS138 芯片简介 11 3.3.2 驱动电路的构成 11 3.4 16*16LED 显示屏电路和原理 13 第四章系统程序的设计 14 4.1 显示驱动电路 14 4

4、.2 系统主程序 14 第五章调试及性能分析 17 5.1 软件调试 17 5.2 性能分析 19 参考文献 19 第一章 绪论1.1 单片机的应用单片机是生活必不行缺的,顾名思义单片机的应用是很广泛的,导弹的导航 装置、飞机上各种外表的掌握、运算机的网络通讯和数据传输、工业自动化过程和实时掌握数据处理、广泛使用的智能IC 卡、民用豪华轿车的安全保证系统、录像机和摄像机、全自动洗衣机的掌握、以及程控玩具、电子宠物等等；单片机广泛应用于仪器外表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - -

5、- 能化治理及过程掌握等领域；1.2 LED 简介LED 俗称发光二极管,它包含了可见光和不行见光,属于光电半导体的一类,在结构上包括 P 极和 N 极,是一种依靠半导体 PN 结发光的光电元件；LED 就是由电子材料,封装材料,帮助材料联结而成的的一个发光的闭路电子元件；它可以直接把电转换成光,LED 的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连电源的正极,使整个芯片被环氧树脂封起来；的光源,它有着广泛的用途；体积小,LED 的内在特点打算了它是最抱负的光源去代替传统 LED 基本上是一块很小的芯片被封装在环氧树脂里面,所以它特别的小特别的轻；耗电量低,LED 耗

6、电量特别低,一般来说 LED 的工作电压是 2-3.6V ,工作电流是 0.02-0.03A ,这就是说它消耗的电量不超过 0.1W；使用寿命长,在恰当的电流和电压下,LED 的使用寿命可达 10 万小时；高亮度、低热量；环保,LED 是由无毒的材料做成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED 也可以回收再利用；牢固耐用, LED 是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管仍要牢固,等体内也没有 松动的部分,这些特点使得 LED 可以说是不易损坏的；LED 显示屏：它是一种通过掌握半导体发光二极管的显示方式,其大致的样子就是由很 多个通常是红色的小灯组成,靠灯的亮灭来显示字符；用来显示文

7、字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕；点阵模块方案：最早的设计方案,由室内伪彩点阵屏进展而来优势：原材料成本最有优势,且生产加工工艺简洁,质量稳固；缺点：颜色一样性差,马赛克现象较严峻,显示成效较差；led 显示屏市场前景 现状：目前由于 led 显示屏造价昂贵,主要用于比较高档的场所,主要集中在城市的繁华场所,作为多媒体广告的一部分；单双色 led 显示屏主要应用于交通 ,高速大路 ,银行、证券交易等金融场所；以后：随着人们生活水平的提高,户外1.3 电子显示屏led 显示屏将逐步应用于各个行业；随着现代光电技术、微电子技术及运算机技术的飞速进展和普及,LED 显示

8、屏已遍及社会的各个领域；简洁的讲,显示屏就是由如干个可组合拼接的显示单元构成屏体,再加上一套适当的掌握器；所以多种规格的显示板协作不同技术的掌握器就可以组成很多种LED 显示屏,以满意不同环境,不同显示要求的需要； LED 显示屏是由几万到几十万个半导体发光二极管像素点匀称排列组成；利用不同的材料可以制造不同颜色的 LED 像素点；目前应用最广的是红色、绿色、黄色；而蓝色和纯绿色 LED 的开发已经达到了有用阶段；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仍可以用于室外环境,具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点；LED 显示屏的分类：按颜色可以分为单基色显示

9、屏、双基色显示屏、全基色显示屏；按显示器分类 LED 数码显示屏、 LED 点阵图文显示屏；按有用场合分类有室内显示屏和室外显示屏；认真分解一个 LED 显示屏,它有以下一些要素构成：金属结构框架、显示单元、扫描掌握板、开关电源、双绞线传输电缆、主掌握仪、专用显示卡及多媒体卡、电脑及其外设、其它信息源；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 系统整体方案2.1 需要实现的功能用移动显示屏来显示汉字,通过单片机AT89C52的行扫描和74LS138 芯片的列扫描使点阵显示屏移动显示“ 湘潭欢迎你” 的字幕；当中仍要

10、实现的功能：5V 的电压输入,时钟电路的设置,复位电路的设置,单片机给 74LS138 芯片的E1 高电平同时给 E2 和 E3 低电平, 74LS138才能正常的工作,点阵模块：此点阵模块由四个 8*8 点阵组成,图 2.1.1 为 8 8 点阵 LED外观及引脚图,只要其对应的 X、Y 轴顺向偏压,即可使 LED发亮；例如假如想使左上角 LED点亮,就 Y0=1,X0=0即可；应用时限流电阻可以放在 X轴或 Y轴； 8*8LED点阵等效电路如图 2.1.2 所示图 2.1.1 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - -

11、图 2.1.2 8X8 点阵 LED工作原理说明 :8X8 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,当对应的某一列置 1 电平,某一行置 0 电平,就相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法,对应的一列为一根竖柱,或者对应的一行为一根横柱,因此实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱：对应的列置 1,而行就采纳扫描的方法来实现；一根横柱：对应的行置 0,而列就采纳扫描的方法来实现；需要实现的功能如下图流程图图 2.1.3所示：名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 时钟电路复位电路

12、行扫描模块显 示 模 块四个 8*8 点阵列扫描模块三极管图 2.1.3 本电路使用 AT89C52实现行驱动,对显示模块从上至下的扫描,用 74LS138和三极管实现列驱动,对显示模块从左至右的扫描,然后显示字符；在中规模集成电路中译码器有几种型号,使用最广的通常是 74ls138 译码器, 74ls138译码器的输出是低电平有效,故实现规律功能时,输出端不行接或门及或非门（由于每次仅一个为低电平,其余皆为高电平）；74ls138 译码器有使能端,故使能端必需加以处理,否就无法实现需要的规律功能；在片选使用状态下输 入中 8 线始终只有 1 线为 0, 此 74ls138 芯片在单片机系统中

13、极大限度的起到了扩展 IO 资源的作用,只要用单片机的2 个 IO 引脚资源就能掌握8 个输出,而且程序的编制也简洁实现；2.2 系统软件的设计软件程序是整个掌握系统的核心部分；显示部分采纳动态扫描的方式,实现 对显示屏要显示的汉字、图像、字符等数据信息进行传输掌握以及显示等功能；程序中将数据储备器分为三个区：显示缓冲区、数据储备区和接收缓冲区；单片机通过串口中断接收PC机传来的数据,临时存放在接收缓冲区,经分析处理后按肯定的规律放入数据储备区储存起来,然后再依据显示方式依次从 数据储备器中取出数据放入显示缓冲区中用于显示；显示采纳逐行扫描的方式,图 5 是显示一屏字符的程序流程图；与PC机的

14、实时通信部分主要是利用单片机串口中断接收数据信息,实现与运算机的数据信息传输；其程序流程图如 图 5 和 6 附录所示；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 系统硬件电路的设计3.1 单片机系统及外围电路3.1.1 单片机的挑选本设计选用了 AT89C52单片机作掌握3.1.2 AT89C52 芯片介绍概述： AT89C52 为 40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器,采纳工业标准的 C51 内核,在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc52 相同,其主要用于会聚调整时的功能掌握；功能包括对会聚主 IC 内部寄

15、存器、数据 RAM及外部接口等功能部件的初始化,会聚调整掌握,会聚测试图掌握,红外遥控信号 IR 的接收解码及与主板 CPU 通信等；主要管脚有：XTAL1（ 19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口,外接 复位输入端口,外接电阻电容组成的复位电路；12MHz 晶振； RST（9 脚）为 VCC（ 40 脚）和 VSS（ 20 脚）为供电端口,分别接 +5V 电源的正负端； P0P3 为可编程通用 I/O 脚,其功能用途由软件定义,在本设计中,P0 端口（ 3239 脚）被定义为 N1 功能掌握端口,分别与 N1 的相应功能管脚相连接,13 脚定义为 IR 输入端,10 脚和 1

16、1 脚定义为 I2C 总线掌握端口,分别连接 N1 的 SDAS（18 脚）和SCLS（19 脚）端口, 12 脚、 27 脚及 28 脚定义为握手信号功能端口,连接名师归纳总结 主板 CPU 的相应功能端,用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的掌握功第 8 页,共 20 页能； AT89C52的引脚图如下图3.2 所示：- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3.2.1 3.1.3 单片机系统外围电路单片机外围电路一般有两块：时钟电路（如图3.2.3 ）和复位电路（ 3.2.4 ）时钟电路由一个晶振和两个小电容组成,用来产生时钟频率 复位电路由一个电阻

17、、按键和一个电容组成,用来产生复位信号,使单片机上 电的时候复位；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3.2.3 AT89C52单片机芯片内部有一个反向放大器构成的振荡器,XTAL1和 XTAL2分 别为振荡器电路的输入端和输出端,时钟可由内部和外部生成,在 XTAL1 和 XTAL2 引脚上外接定时元件,内部振荡电路就会产生自激振荡；系统采纳的定 时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路；晶振频率挑选 12MHz,C1、成 的电容值取 22PF,电容的大小频率起微调的作用图 3.2.4 单片机有多种复位电路,本

18、系统采纳电平式开关复位与上电复位方式,当上电 时,C1相当于短路,使单片机复位,在正常工作时,按下复位时单片机复位；在有时遇到干扰时会造成错误复位,但是大多数条件下,不会显现单片机错误复位,而可能会引起内部某些寄存器错误复位,在复位端加一个去耦电容,就 会得 到很好的成效；名师归纳总结 3.1.4 元器件挑选规格参数作用介绍第 10 页,共 20 页元件编号U1 AT89C52 核心掌握芯片U2 U3 U4 U5 74HC138 核心掌握芯片LED U6 U7 U8U9 16*16LED 点阵显示汉字显示屏RP1 1K排阻上拉电阻R1 1KC1 C2C3 22PF X1 12MHz 晶振K1

19、按键开关- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 3.2 驱动电路3.2.1 74LS138 芯片简介74LS138 为 3 线 8 线译码器,共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式,其工作原理如下：当一个选通端（ E1）为高电平,另两个选通端（E2 和/E3 ）为低电平常,可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出；利用 E1 、E2 和 E3 可级联扩展成 24 线译码器；如外接一个反相器仍可级联扩展成 32 线译码器；如将选通端中的一个作为数据输入端时, 74LS138 仍可作数据安排器；74LS138

20、 的引脚图如图 3.3 所示：图 3.33.2.2 驱动电路的构成本设计的驱动电路由电阻和PNP的三极管构成,由三极管将电流放大,再通过三极管的集电极输出给点阵显示屏,使其足够亮；其驱动电路的电阻值是采用 4.7K 欧姆的电阻,其驱动电压为5V；行驱动电路如图3.3.2所示,列驱动电路如图 3.3.3 所示：名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3.3.2 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3.3.3 3.3 16*16LED

21、显示屏电路和原理16*16LED 显示屏电路由四个8*8LED 点阵组成的,其中二极管的正极掌握器也就是 AT89C52,负极接译码器也就是 74LS138；显示屏可以显示字符、汉字、动画等任何图形；该电路充分利用了单片机的 简；I O口资源使整机硬件达到最8*8 点阵的原理： 点阵 LED扫描法介绍 点阵 LED 一般采纳扫描式显示,实际 运用分为三种方式：（ 1）点扫描；（ 2）行扫描；（ 3）列扫描；如使用第一种 方式,其扫描频率必需大于 16 64=1024Hz,周期小于 1ms 即可；如使用其次 和第三种方式,就频率必需大于 16 8=128Hz,周期小于 7.8ms 即可符合视觉暂

22、留要求；此外一次驱动一列或一行（8 颗 LED）时需外加驱动电路提高电流,否就 LED亮度会不足； 8X8 点阵 LED工作原理说明 :8X8 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,当对应的某一列置 1 电平,某一行置0 电平,就相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法,对应的一列为一根竖柱,或者对应的一行为一根横柱,因此实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱：对应的列置1,而行就采纳扫描的方法来实现； 一根横柱：对应的行置0,而列就采纳扫描的方法来实现；电路如图3.4所示：图 3.4 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 20

23、页精选学习资料 - - - - - - - - - 系统程序的设计4.1 显示驱动电路 p=&table00 ； while 1 for i=0；i8；i+ / 显示左半边屏幕 P0=*p+offset+2*i ； P2=i|0x08； /P2.4=0,P2.3=1 选中 U2, 输出扫描码给 U6 delay； P0=*p+offset+2*i+1 ； P2=i|0x10； /P2.4=1,P2.3=0 选中 U3, 输出扫描码给 U7 delay； for i=8；i16；i+ / 显示右半边屏幕 P0=*p+offset+2*i ； P2=i-8|0x20； /P2.5=1 P2.4=0

24、, P2.3=0 选中 U4,输出扫描码 U8 delay； P0=*p+offset+2*i+1 ； P2=i-8|0x40； /P2.6=1 P2.5=0, P2.4=0 选中 U5,输出扫描码 U9 4.2 系统主程序#include #define int8 unsigned char #define int16 unsigned int #define int32 unsigned long int8 flag ；int8 n；int8 code table32= 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 0x

25、00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0 x00,0x00,/* */ 0x04,0x28,0x08,0x24,0x32,0x22,0xC2,0x21,0xC2,0x26,0x34,0x38,0x04,0x04,0x08, 0x18,0x30,0xF0,0xC0,0x17,0x60,0x10,0x18,0x10,0x0C,0x14,0x0

26、6,0x18,0x04,0x10, 0x00,0x00,/* 欢,0*/ 0x02,0x02,0x04,0x82,0xF8,0x73,0x04,0x20,0x02,0x00,0xE2,0x3F,0x42,0x20,0x82, 0x40,0x02,0x40,0xFA,0x3F,0x02,0x20,0x42,0x20,0x22,0x20,0xC2,0x3F,0x02,0x00,0 x00,0x00,/* 迎,1*/ 0x00,0x01,0x04,0x02,0x1C,0x0C,0xC0,0x3F,0x1C,0xC0,0x02,0x09,0x02,0x16,0x9 2,0x60,0x4A,0x20,0

27、x82,0x2F,0x02,0x20,0x0E,0x24,0x00,0x22,0x90,0x31,0x0C,0x2 0,0x00,0x00,/* 您,2*/ 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0 x00,0x00,/* */ ；void delayvoid ；int16 offset；void mainvoid int8 i； i

28、nt8 *p ； flag=0x10； n=0； TMOD=0x01 ； TH0=0xb1； TL0=0xe0； ET0=1； EA=1；名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - TR0=1； p=&table00 ； while 1 for i=0；i8；i+ / 显示左半边屏幕 P0=*p+offset+2*i ； P2=i|0x08； /P2.4=0,P2.3=1 选中 U2, 输出扫描码给 U6 delay； P0=*p+offset+2*i+1 ； P2=i|0x10； /P2.4=1,P2.3=0 选中 U3

29、, 输出扫描码给 U7 delay； for i=8；i16；i+ / 显示右半边屏幕 P0=*p+offset+2*i ； P2=i-8|0x20； /P2.5=1 P2.4=0, P2.3=0 选中 U4,输出扫描码 U8 delay； P0=*p+offset+2*i+1 ； P2=i-8|0x40； /P2.6=1 P2.5=0, P2.4=0 选中 U5,输出扫描码 U9 delay； void delayvoid int16 i； for i=0 ；i50；i+ ； 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - -

30、void timer0 interrupt 1 using 3 TF0=0； TH0=0xb1； TL0=0xe0； if n128 offset=0； n=0； 第五章 调试及性能分析5.1 软件调试将上述程序进行编译后,打开AT89C51单片机的元件属性编辑对话框,如图名师归纳总结 5.1.1所示；在 PROGRAM FILE中,单击文件夹图标,挑选“ 程序1.hex ” 文件第 17 页,共 20 页后,即可对系统进行仿真,整个系统的仿真结果如图5.1.2 所示：- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 5.1.1 图 5.1.2 名师归纳总结 -

31、- - - - - -第 18 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.2 性能分析本文设计的点阵LED 显示屏掌握系统以AT89C52 单片机为基础,采纳静态RAM 作为数据储备器,利用串行接口实现与PC 机的数据传输；在系统设计中仍兼顾了单片机的抗干扰才能,有效地提高了系统运行的牢靠性；可直接运用于实际场合；可实现汉字、字符及 数字等内容的显示；可以随时更新显示的内容；使用起来特别便利；参考文献1 金龙国,单片机原理与应用M. 中国水力水电出版社, 2022.1-2 和 199 2 郑国川和李洪英,有用开关电源技术 M. 福建：福建科学技术出版社,2005.180-181 3 康华光,数字电子技术 M. 高等训练出版社 .2022 8 4 童诗白,模拟电子技术 M. 西安电子科技高校出版社 .2004 7 5 单片机 C语言应用于实践 M. 清华高校出版社 .2005 7 6 周润景,基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真M. 北京：北京航空航天高校出版社名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 20 页