LED大屏幕顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 LED顯示屏的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 蘇錦專業(yè)班級(jí) 電氣自動(dòng)化二班學(xué) 號(hào) 1314040207院 （系） 電氣與電子工程系指導(dǎo)教師（職稱）上薇完成時(shí)間 2016年5月12日目錄摘要-31. 課題研究背景-41.1 LED 原理-41.2中國(guó)LED發(fā)展現(xiàn)狀-51.3課題研究的目的和意義-62. 課題研究?jī)?nèi)容-62.1研究主要內(nèi)容-62.2方案設(shè)計(jì)-63. 方案實(shí)現(xiàn)-73.1主控制芯片AT89S52- 83.1.1 主控制芯片 AT89S52的性能-8-9-11-12-12-143.1.2引腳說(shuō)明3.2 LED點(diǎn)陣3.3 74HC5953.3.1 概述3.3.3 真值表4.主要功能模

2、塊的實(shí)現(xiàn)及調(diào)試方法-144.1字符顯示模塊-144.2單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路-154.3列驅(qū)動(dòng)電路-154.4行驅(qū)動(dòng)電路-174.5顯示驅(qū)動(dòng)程序-1總結(jié)-19結(jié)束語(yǔ)-20參考文獻(xiàn)-21附錄1-22附錄2-33摘要自20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始，隨著LED制造技術(shù)的不斷完善，在國(guó)外得到了廣 泛的應(yīng)用。在我國(guó)改革開(kāi)放之后，特別是進(jìn)入90年代國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，對(duì)公 眾場(chǎng)合發(fā)布信息的需求日益強(qiáng)烈。而LED顯示屏作為信息傳播的一種重要手段， 已經(jīng)成為城市信息現(xiàn)代化建設(shè)的標(biāo)志 丄ED顯示屏隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，以 及LED制造技術(shù)的完善，人們對(duì)LED顯示屏的認(rèn)識(shí)將會(huì)越來(lái)越深入，其應(yīng)用領(lǐng)域 將會(huì)越來(lái)越廣；LE

3、D顯示屏經(jīng)多年的開(kāi)發(fā)、研制、生產(chǎn)，其技術(shù)目前已經(jīng)成熟o 現(xiàn)在各種廣告牌不再是白底黑字了， 也不再是單一的非電產(chǎn)品，而是用上了豐富 多彩的LED電子產(chǎn)品，為城市的增添了一道靚麗的風(fēng)景。而且它采用低電壓掃描 驅(qū)動(dòng)，具有耗電少、使用壽命長(zhǎng)、成本低、發(fā)光效率高、故障少、視角大、可視 距離遠(yuǎn)、可靠耐用、組態(tài)靈活、安全、響應(yīng)時(shí)間短、綠色環(huán)保、控制靈活、色彩 豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。近年來(lái)LED顯示屏市場(chǎng)得到了迅猛的 發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到銀行、郵電、稅務(wù)、機(jī)場(chǎng)、車站、證券市場(chǎng)及其它交易市 場(chǎng)、醫(yī)院、電力、海關(guān)、體育場(chǎng)等需要進(jìn)行多種公告、宣傳的場(chǎng)合o關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、點(diǎn)陣、LED o1. 課題研究

4、背景1.1 LED原理LED就是Light Emitting Diode (發(fā)光二極管)的縮寫。在某些半導(dǎo)體材料 的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式 釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。發(fā)光二極管是由p型和n型半導(dǎo)體組成的二極管。在LED的p - n結(jié)附 近,n型材料中多數(shù)載流子是電子,p型材料中多數(shù)載流子是空穴。p -n結(jié)上未加 電壓時(shí)構(gòu)成一定的勢(shì)壘，當(dāng)加正向偏壓時(shí)，在外電場(chǎng)作用下,p區(qū)的空穴和n區(qū)的 電子就向?qū)Ψ綌U(kuò)散運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成少數(shù)載流子的注入，

5、從而在p - n結(jié)附近產(chǎn)生導(dǎo)帶電子 和價(jià)帶空穴的復(fù)合，同時(shí)釋放出相對(duì)應(yīng)的能量 hv (h為普朗克常數(shù)，v為光子頻率) 而發(fā)光。該能量相當(dāng)于半導(dǎo)體材料的帶隙能量 Eg(Ev)，其與發(fā)光波長(zhǎng)入(nm)的關(guān) 系為入=12396PE1.2中國(guó)LED發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展超過(guò)三十年，它已經(jīng)成為一種朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，已擁有完整的產(chǎn) 品、創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)，市場(chǎng)需求十分強(qiáng)烈。近年來(lái)丄ED產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐的進(jìn)一步 加快，不僅促進(jìn)LED業(yè)界增加產(chǎn)量，而且提高產(chǎn)品技術(shù)含量。LED包裝及應(yīng)用領(lǐng) 域,實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)LED外延片及芯片自主生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)率每年都有大幅提 高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)值2010年LED芯片50億元左右丄ED包

6、裝工業(yè)增加值 250億元 左右丄ED應(yīng)用產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值900億元左右。中國(guó)也大力支持 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展3。LED 產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出在2015年將達(dá)到5000億元人民幣，年復(fù)合增長(zhǎng)率約為42%。然而，中國(guó) LED工業(yè)還是有一些問(wèn)題，這一現(xiàn)象的發(fā)展基礎(chǔ)薄弱、監(jiān)督開(kāi)始晚了 ，低附加值的 產(chǎn)品是一個(gè)根本性的變革。加快推進(jìn)我們的主導(dǎo)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為迫在眉睫。目前，我國(guó)LED應(yīng)用產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)集中度低，有超過(guò)3000的大型 和小型公司，但是制造商年產(chǎn)值超過(guò)1億年，僅有大約100。LED顯示屏產(chǎn)業(yè)具有 較高的區(qū)域集中，主要是中國(guó)東部和南部。深圳是中國(guó)的主要生產(chǎn)基地、LED顯示屏產(chǎn)業(yè)占全國(guó)的41%的市場(chǎng)份額。與

7、此同時(shí)，中國(guó)是全球LED顯示屏的生產(chǎn)基 地。中國(guó)LED顯示屏的生產(chǎn)規(guī)模是占世界 70%的2008年增長(zhǎng)到2010年的83%。 中國(guó)LED顯示屏的生產(chǎn)公司正在迅速地?cái)U(kuò)大它們的大小，在2010年底，全國(guó)共有 40多個(gè)LED顯示屏制造商年產(chǎn)值超過(guò)1億人。根據(jù)2010 - 2013年中國(guó)LED 產(chǎn)品的市場(chǎng)分析和投資收益分析報(bào)告”顯示,國(guó)內(nèi)LED市場(chǎng)在2009年達(dá)到231億 元，為300億元,2010年增長(zhǎng)30%。從發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)LED顯示屏的市場(chǎng)啟動(dòng)階段 過(guò)渡到快速發(fā)展階段。LED顯示屏市場(chǎng)自2012年復(fù)合增長(zhǎng)率有望達(dá)到60%。1.3課題研究的目的和意義隨著高亮度發(fā)光二極管技術(shù)的發(fā)展，LED顯示屏從室

8、內(nèi)走到室外，其顯示 內(nèi)容也從沒(méi)有層次的計(jì)算文字動(dòng)畫發(fā)展到能顯示有層次的電視圖像。國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部委托藍(lán)通電子科技有限責(zé)任公司制定的LED顯示屏技術(shù)條件也于1998 年正式頒布實(shí)施。信息化社會(huì)的形成，信息領(lǐng)域愈加廣泛，LED顯示屏的應(yīng)用前景更為廣闊。 預(yù)計(jì)大型或超大型LED顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會(huì)發(fā)生改變，適合于服務(wù)行業(yè) 特點(diǎn)和專業(yè)性要求的小型LED顯示屏?xí)休^大提高，面向信息服務(wù)領(lǐng)域的LED。顯示屏產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富，部分潛在市場(chǎng)需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)有所突破，如公共交通、停車場(chǎng)、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需求 量將有更大的提高，大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)LED顯示屏在LED顯示屏

9、市場(chǎng) 總量中將會(huì)占有多數(shù)份額。進(jìn)入新世紀(jì)，光電子產(chǎn)業(yè)得到廣泛的重視，中國(guó)加入 WTO、北京奧運(yùn)成功 舉辦等，成為L(zhǎng)ED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機(jī)，我國(guó)LED顯示屏及相關(guān)的技術(shù)必將 得到飛躍發(fā)展。2. 課題研究?jī)?nèi)容2.1研究主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的研究的主要內(nèi)容包括LED工作原理，8WLED點(diǎn)陣塊的字符顯示原 理；8X8LED點(diǎn)陣塊的級(jí)聯(lián)和驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方法；74HC595實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和擴(kuò)展10 口的原理和方法；2.2方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用ATMEL公司的AT89S52作為主控芯片，74HC595作為擴(kuò)展I0 口芯片 和數(shù)據(jù)分配芯片，大功率三極管8550乍為驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣屏，選用功耗低、 性價(jià)比較高的8X8LE

10、D點(diǎn)陣塊作為最小的組裝單元。確保在單屏無(wú)法完全顯示全 部信息的情況下?lián)Q屏顯示。同時(shí)考慮到后期的維護(hù)，點(diǎn)陣屏采用單元塊級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)3. 方案實(shí)現(xiàn)從理論上說(shuō)，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各 個(gè)點(diǎn)所在的位置相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這 種同時(shí)控制各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式。16 x 16的點(diǎn)陣共有256個(gè)發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒(méi)有這么多的端口，如果采用鎖存器來(lái)擴(kuò)展端口， 按8位的鎖存器來(lái)計(jì)算，16x 16的點(diǎn)陣需要256/8=32個(gè)鎖存器。這個(gè)數(shù)字很龐 大，因?yàn)檫@僅僅是16x 16的點(diǎn)陣，在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣 在鎖存器上

11、花的成本將是一個(gè)很龐大的數(shù)字。 因此在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都 不采用這種設(shè)計(jì)，而采用另外一種稱為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。動(dòng)態(tài)掃描的意思簡(jiǎn)單地說(shuō)就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn) 多行（比如16行）的同名列共用一套驅(qū)動(dòng)器。具體就16x 16的點(diǎn)陣來(lái)說(shuō)，把所 有同1行的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共 陽(yáng)極的接法），先送出對(duì)應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時(shí)間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其 燃亮相同的時(shí)間，然后熄滅；以此類推，第 16行之后，又重新燃亮第1行，反 復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上）

12、，由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象， 就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每一行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè) 驅(qū)動(dòng)器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中， 按8位一個(gè)字節(jié)的形式順序排 放。顯示時(shí)要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串 行方式。顯然，采用并行方式時(shí)，從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的 硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉?。采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信?hào)線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳 往列驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無(wú)疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過(guò)程較長(zhǎng)，

13、數(shù)據(jù)按 順序一位一位地輸出給列驅(qū)動(dòng)器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都以傳輸?shù)轿恢螅?這 一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣，對(duì)于一行的顯示過(guò)程就可以分解成列數(shù) 據(jù)準(zhǔn)備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩部分。對(duì)于串行傳輸方式來(lái)說(shuō)，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間 可能相當(dāng)長(zhǎng)，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時(shí)間就太少了，以致影響到LED的亮度。解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間矛盾問(wèn)題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一列數(shù)據(jù)。為了達(dá)到重疊處理 的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有鎖存功能。 經(jīng)過(guò)上述分析，就可以歸納出列驅(qū) 動(dòng)器電路應(yīng)具有的功能。對(duì)于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來(lái)說(shuō)，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并處的移位功能； 對(duì)

14、于列數(shù)據(jù)顯示來(lái)說(shuō)，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入 并行鎖存器進(jìn)行顯示時(shí)，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)， 而不會(huì)影 響本行的顯示。單片機(jī)圖4顯示屏電路實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖3.1主控制芯片AT89S523.1.1主控制芯片AT89S52勺性能AT89S52是一種低功耗、高性能 COMS 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編 程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常 規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得AT89S52在眾多

15、嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。其性能如下：1、與MCS-5單片機(jī)產(chǎn)品兼容；2、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器；3、1000次擦寫周期；4、全靜態(tài)操作：0Hz-33MHz ;5、三級(jí)加密存儲(chǔ)器；6 32個(gè)可編程I/O 口線；7、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；8、六個(gè)中斷源；9、全雙工UART串行通道；10、低功耗空閑和掉電模式；11、掉電后中斷可喚醒；12、看門狗定時(shí)器；13、雙數(shù)據(jù)指針；14、掉電標(biāo)識(shí)符。3.1.2引腳說(shuō)明P0 口： P0 口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū) 動(dòng)8個(gè)TTL邏 輯電平。對(duì)P0端口寫“ 1時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

16、器時(shí)，P0 口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0 不具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。P1 口 ： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，p1輸出緩沖器 能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。此外，P1.0和P1.1分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和定 時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收 低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能：P1.0 T2 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1 T2EX （定時(shí)器/計(jì)

17、數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P1.5 MOSI （在系統(tǒng)編程用）P1.6 MISO （在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK （在系統(tǒng)編程用）P2 口 ： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P2輸出緩沖器 能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“ 1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高， 此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻 的原因，將輸出電流（IIL ）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng) 用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX R

18、I ）訪 問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2 口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3 口 ： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，p3輸出緩沖器 能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。P3 口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使 用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3 口也接收一些控制信號(hào)。端口引腳第二功能：P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 INTO（外中斷 0）P3.3 INT1（外中斷 1）P3.4 TO（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）P3.5 T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）P3.6 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

19、寫選通）P3.7 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）此外，P3 口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平 將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG :當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE （地址鎖存允 許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻 率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意 的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編 程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能 存儲(chǔ)器（SFR）區(qū)中的

20、8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高， 單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE禁止位無(wú)效。PSEN:程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效， 即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSEN信號(hào)。EA/VPP :外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為OOOOH-FFFFH）, EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如E

21、A端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)編程器時(shí)，該引腳加上+12V的編程 允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1 :振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端XTAL2 :振蕩器反相放大器的輸出端。圖4-1引腳圖3.2 LED點(diǎn)陣LED是發(fā)光二極管Light Emitting Diode的英文縮寫，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化 為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體。其內(nèi)部主要為一個(gè) PN結(jié)，當(dāng)PN結(jié)內(nèi)的電子與空穴復(fù)合時(shí)， 電子由高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，電子將多余的能量以光子的形式釋放出來(lái)，產(chǎn)生電致發(fā)光現(xiàn)象，發(fā)光顏色與其基底的材質(zhì)元素有關(guān)。 常用材料有C

22、aAs（砷化傢）紅光 材料，CaP（磷化傢）綠光材料，CaN （氮化傢）藍(lán)光材料。LED的類型包括直 插型、表貼三合一、表貼三拼一、亞表貼、點(diǎn)陣模塊 5。LED點(diǎn)陣模塊是一個(gè)或多個(gè)LED發(fā)光二極管作為一個(gè)像素單元按一定的規(guī)律排列而成的集合體，通常有8X8點(diǎn)陣塊，16X16點(diǎn)陣塊等。圖4-5是一個(gè)單色8 8 ya第圖4-2 LED點(diǎn)陣實(shí)物和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖從圖上看，8$點(diǎn)陣共需要64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放 置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，當(dāng)對(duì)應(yīng)的某一行置高電平，某一列置地電平時(shí)，則 相對(duì)應(yīng)的二極管就亮。本設(shè)計(jì)采用此類點(diǎn)陣模塊。3.3 74HC595331概述74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器

23、件，兼容低電壓 TTL電路，遵守JEDEC 標(biāo)準(zhǔn)。74HC595具有8位移位寄存器和一個(gè)存儲(chǔ)器，三態(tài)輸出功能。移位寄存 器和存儲(chǔ)器是分開(kāi)的時(shí)鐘控制。數(shù)據(jù)在 SHcp的上升沿輸入到移位寄存器中，在 STcp的上升沿輸入到存儲(chǔ)寄存器中去。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖。移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入端（ Ds）,和一 個(gè)串行輸出端（Q7），和一個(gè)異步的低電平復(fù)位。存儲(chǔ)寄存器是一個(gè)并行 8位的 具備三態(tài)總線輸出功能的存儲(chǔ)器，當(dāng)使能 0E時(shí)（為低電平），存儲(chǔ)寄存器的數(shù) 據(jù)輸出總線。8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關(guān)斷狀態(tài)o432引腳說(shuō)明Q遼04 T QsI

24、Qg叵QzIgnd|T卵cc 司Qq 百Ds13 0E 切 STcp nsHCpw MR符號(hào)引腳功能Q0 Q715,1-7并行數(shù)據(jù)輸出GND8地Q7，9串行數(shù)據(jù)輸出MR10復(fù)位端（低電平）SHcp11移位寄存器時(shí)鐘輸入STcp12存儲(chǔ)器時(shí)鐘輸入OE13輸出有效（低電平）Ds14串行數(shù)據(jù)輸入Vcc16電源圖4-3.2引腳333真值表輸入管腳輸出管腳SISCKSCLRRCKOEXXXXHQA QH輸出高阻XXXXLQA QH輸出有效值XXLXX移位寄存器清零L上沿HXX移位寄存器存儲(chǔ)LH上沿HXX移位寄存器存儲(chǔ)HX下沿HXX移位寄存器狀態(tài)保持XXX上沿X輸出存儲(chǔ)器鎖存移位寄存器中的狀態(tài)值XXX下沿

25、X輸出存儲(chǔ)器狀態(tài)保持圖4-3.3真值表4. 主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)及調(diào)試方法4.1字符顯示模塊顯示屏上圖形和字符的顯示都是由一個(gè)個(gè)亮或滅的點(diǎn)（像素）組成的，中 文漢字的最小的顯示單元一般采用16 X16點(diǎn)陣，以最小顯示單元為基礎(chǔ)可以增加 顯示像素，選取的像素點(diǎn)越多，字體或圖形顯示的越細(xì)膩。英文字符的顯示可以 選用8$點(diǎn)陣、8X16點(diǎn)陣或是以此為最小單元增加像素點(diǎn) 。本設(shè)計(jì)采用16X16 點(diǎn)陣為顯示單元，如圖5-1所示。由于中文字符的顯示采用16X16點(diǎn)陣塊模塊，所以采用四塊8X8的點(diǎn)陣拼接 作為顯示的基本單元，同時(shí)考慮到控制方式和顯示方法，四塊點(diǎn)陣塊的級(jí)聯(lián)采用 在同一行上的所有行控制端連接到一起，

26、在同一列上的所有的列控制端連接到一 起。顯示方式采用逐行掃描逐列送數(shù)的方式顯示在顯示字符的時(shí)候首先確定行選擇端，然后把所有在同一行上的列的數(shù)據(jù)通 過(guò)10 口送到列的控制端。其實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)74HC595的串行數(shù)據(jù)端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳 送,單片機(jī)通過(guò)提取的字符的顯示信息確定所在行的數(shù)據(jù)，通過(guò)接在行輸出端的74HC595實(shí)現(xiàn)行的控制，然后列的數(shù)據(jù)以同樣的方法通過(guò)74HC595的串行數(shù)據(jù)輸 出功能把數(shù)據(jù)送到相應(yīng)的控制端口 10。由于人眼有視覺(jué)殘留，所以在不同的時(shí) 刻掃描不同的行列就能實(shí)現(xiàn)字符的顯示，此原理也就相當(dāng)于把每一個(gè)字符的不同 點(diǎn)拼接到一起，由于時(shí)間間隔非常短所以我們會(huì)認(rèn)為是一起顯示的。四塊LED點(diǎn)

27、陣共有16個(gè)行控制端和16個(gè)列控制端，因此為了節(jié)省單片機(jī)的I0 口資源用兩片 74HC595乍為行控制端的10數(shù)據(jù)輸出口，兩片74HC595乍為列控制端的數(shù)據(jù)輸出 口。4.2單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路單片機(jī)采用MSC-51或其兼容系列芯片，采用24MHZ或更高頻率晶振，以獲 得較高的刷新頻率，時(shí)期顯示更穩(wěn)定。單片機(jī)的串口與列驅(qū)動(dòng)器相連，用來(lái)顯示 數(shù)據(jù)。P1 口低4位與行驅(qū)動(dòng)器相連，送出行選信號(hào)；P1.5P1.7 口則用來(lái)發(fā)送 控制信號(hào)。P0口和P2 口空著，在有必要的時(shí)候可以擴(kuò)展系統(tǒng)的 ROM和RAM 16 x 16的點(diǎn)陣顯示屏的硬件原理圖如圖：導(dǎo)P1I 2P12 3P13 45P15 67P1D

28、11312 . 1514P1? 8P1DJTP11/TP12P13P14PISJMOSI P16JMIS0 P175CKINTIINTOAI-9S3J3eStvpRESET莎Q阪OT1TOXITKDALEiPPSEN33373 .353433322122232425曲272E(1TXDD，-9L-J1-POOP01P02P03 PCMP05P060720212223劃25拐17 p PPPPPPP-P圖5-2單片機(jī)系統(tǒng)電路4.3列驅(qū)動(dòng)電路圖5-3列驅(qū)動(dòng)電路列驅(qū)動(dòng)電路有集成電路74HC595構(gòu)成。它具有一個(gè)8位串入并出的移位寄 存器和一個(gè)8位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各

29、自 獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行列數(shù)據(jù)的同時(shí)， 傳送下一行的列數(shù)據(jù)，既達(dá)到重疊 處理的目的。74HC595的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。它的輸入側(cè)有8個(gè)串行移位寄存 器，每個(gè)移位寄存器的輸出都連接一個(gè)輸出鎖存器。引腳 SI是串行數(shù)據(jù)的輸入 端。引腳SCK是移位寄存器的移位時(shí)鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將 SI的 下一個(gè)數(shù)據(jù)打入最低位。移位后的各位信號(hào)出現(xiàn)在各移位寄存器的輸出端，也就是輸出鎖存器的輸入 端。RCK是輸出鎖存器的打入信號(hào)，其上升沿將移位寄存器的輸出打入輸出鎖 存器。引腳G是輸出三態(tài)門的開(kāi)放信號(hào)，只有當(dāng)其為低時(shí)鎖存器的輸出才開(kāi)放， 否則為高組態(tài)。SCLR信號(hào)是移位寄存器清零輸入端，當(dāng)其

30、為低時(shí)移位寄存器的 輸出全部為零。由于SCK和RCK兩個(gè)信號(hào)是互相獨(dú)立的，所以能夠做到輸入串 行移位與輸出鎖存互不干擾。芯片的輸出端為QAQH，最高位QH可作為多片74HC595級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)，向上一級(jí)的級(jí)聯(lián)輸出。但因?yàn)镼H受輸出鎖存器的打入控 制，所以還從輸出鎖存器前引出 QH，作為與移位寄存器完全同步的級(jí)聯(lián)輸出。4.4行驅(qū)動(dòng)電路PJ71S宀19 二一G1-G2D-O-OHOOO-O-O-KIO-1011S-1617圖5-4行驅(qū)動(dòng)電路單片機(jī)P1 口低4位輸出的行號(hào)經(jīng)4/16線譯碼器74LS154譯碼后生成16條 行選通信號(hào)線，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行線。一條行線上要帶動(dòng) 16列的LED 進(jìn)行顯示

31、，按每一 LED器件20MA電流計(jì)算，16個(gè)LED同時(shí)發(fā)光時(shí)，需要320MA 電流，選通三極管8550作為驅(qū)動(dòng)管可滿足要求。4.5顯示驅(qū)動(dòng)程序顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入中斷后首先要對(duì)定時(shí)器 T0重新賦初值，以保證顯示屏 刷新率的穩(wěn)定，1/16掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計(jì)算公式如下：刷頻率（幀頻）=1/16 X T0溢出率=1/16X f/12 （65536-t ）其中f位晶振頻率，t為定時(shí)器T0初值（工作在16位定時(shí)器模式）。然后顯示驅(qū)動(dòng)程序查詢當(dāng)前燃亮的行號(hào)， 從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示 數(shù)據(jù)，并通過(guò)串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候產(chǎn)生拖尾 現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)程序先要關(guān)閉顯示屏，即消隱

32、，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存， 然后再輸出新的行號(hào)，重新打開(kāi)顯示。圖為顯示驅(qū)動(dòng)程序（顯示屏掃描函數(shù)）流 程圖。圖5-5顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖總結(jié)經(jīng)過(guò)前期的資料準(zhǔn)備以及設(shè)計(jì)規(guī)劃構(gòu)思，中期長(zhǎng)時(shí)間的軟硬件調(diào)試和后期的 完善工作。本次LED點(diǎn)陣屏的設(shè)計(jì)圓滿完成任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，即能在 一定的距離范圍內(nèi)顯示信息，而且顯示的信息量能滿足日常的工作需要， 點(diǎn)陣屏 能實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)刷新信息的功能，整體系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，沒(méi)有存在死機(jī)和發(fā)熱嚴(yán)重的現(xiàn) 象。結(jié)束語(yǔ)通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我了解到更多的有關(guān)課外的知識(shí)，同時(shí)也鍛煉了自己 的動(dòng)手實(shí)踐能力。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，讓我自己去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并分析問(wèn)題 和解決問(wèn)題，讓我真正

33、的明白做好一件事需要的不僅僅是知識(shí)， 還應(yīng)當(dāng)具備各方 面的能力，查閱資料的能力，利用知識(shí)的能力，分析和解決問(wèn)題的能力以及和他 人的溝通能力，自我學(xué)習(xí)的能力等。在這其中的每一天里我都有所收獲， 特別是 在調(diào)試電路的時(shí)候，每一次的遇到問(wèn)題時(shí)的焦慮到解決問(wèn)題后的驚喜都是我在本 次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的情況。 我用心記錄著這其中的每一天，因?yàn)樗鼘⑹?我今后走向社會(huì)在學(xué)校得到的最后一筆財(cái)富。 在一切都將完成的時(shí)候，回味著這 半年的時(shí)間我感慨萬(wàn)千，感慨自己在四年的大學(xué)時(shí)間里學(xué)到的知識(shí)太少了， 感慨 自己即將離開(kāi)這個(gè)讓我有過(guò)高興和辛酸的學(xué)校。感謝本次學(xué)校的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我擁 有了這么多參考文獻(xiàn)1 陳君霞 編著

34、大屏幕LED顯示系統(tǒng).2007 (07): 118-1192 李春茂 編著.LED結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.013 Image An alysis, I nc. The Leader in QCT Bo ne Den sitometry , 20014 楊清德，康婭編著.LED及其工程應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2007.122009.12 李春茂 編著.LED結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.01 周志敏，紀(jì)海，紀(jì)愛(ài)華 編著.LED照明技術(shù)與應(yīng)用電路.北京：電子工業(yè)出版社，7 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分，康華光主編，高等教育出版社8 周志敏，紀(jì)愛(ài)華

35、編著丄ED照明與工程設(shè)計(jì).北京：人民郵電出版社，2010.089 楊清德，康婭編著.LED及其工程應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2007.1210 余熄存，曹國(guó)華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)西安電子科技大學(xué)出版，2000附錄1附錄四源程序#in elude #defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned int#defi ne ulong un sig ned long#defi ne R1P0/上行線#defi ne R2P2/下行線#defi ne SP1/列線#defi ne CS1P3_2/接左屏154譯碼器使能端#defi neC

36、S2P3_3/ 接右屏154譯碼器使能端#defi ne CP3_4/控制是鋪屏還是滾動(dòng)#defi ne sumsizeof(ha nzi)/32/自動(dòng)計(jì)算漢子子數(shù)#defi ne ziti16/子體大?。▽挾龋?defi nelight60/顯示亮度#defi nemove_speed 40/移動(dòng)速度#defi ne speed130/卷動(dòng)速度調(diào)節(jié)uchar han zi;uchar m=O,n=O;量，n為顯示指針uchar c,b;的掃描變量uint k=O,j,x;uint a=0;ulong s=(sum+1)*ziti;uchar disbuf322;/漢字緩沖區(qū)m為掃描過(guò)程中的中間變c 、b分別為左半屏、右半屏/移位變量,k:移位個(gè)數(shù)/用于軟件延時(shí)s為全部列數(shù)/定義顯示緩沖區(qū)（32行