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1、毕业设计(论文) 题目LED 显示屏的设计 学生姓名苏锦 专业班级电气自动化二班 学号 1314040207 院 (系)电气与电子工程系 指导教师(职称)王薇 完成时间2016 年 5 月 12 日 LED 显示屏的设计 1 目录 摘要 - 3 1. 课题研究背景 - 4 1.1 LED原理 - 4 1.2 中国 LED发展现状 - 5 1.3 课题研究的目的和意义 - 6 2. 课题研究内容 - 6 2.1 研究主要内容 - 6 2.2 方案设计 - 6 3. 方案实现 - 7 3.1 主控制芯片AT89S52 - 8 3.1.1主控制芯片AT89S52的性能 - 8 3.1.2引脚说明 -
2、 9 3.2 LED 点阵 - 11 3.3 74HC595 - 12 3.3.1 概述 - 12 3.3.3 真值表 - 14 4. 主要功能模块的实现及调试方法 - 14 4.1 字符显示模块 - 14 4.2 单片机系统及外围电路 - 15 LED 显示屏的设计 2 4.3 列驱动电路 - 15 4.4 行驱动电路 - 17 4.5 显示驱动程序 - 17 总结 - 19 结束语 - 20 参考文献 - 21 附录 1 - 22 附录 2 - 33 LED 显示屏的设计 3 摘要 自20世纪80年代后期开始, 随着 LED制造技术的不断完善, 在国外得到了广 泛的应用。 在我国改革开放之
3、后, 特别是进入 90年代国民经济的高速增长, 对公 众场合发布信息的需求日益强烈。而LED显示屏作为信息传播的一种重要手段, 已经成为城市信息现代化建设的标志,LED显示屏随着社会经济的不断进步,以 及LED制造技术的完善, 人们对 LED显示屏的认识将会越来越深入,其应用领域 将会越来越广; LED显示屏经多年的开发、 研制、生产,其技术目前已经成熟 1 。 现在各种广告牌不再是白底黑字了,也不再是单一的非电产品, 而是用上了丰富 多彩的 LED电子产品, 为城市的增添了一道靓丽的风景。而且它采用低电压扫描 驱动,具有耗电少、使用寿命长、成本低、发光效率高、故障少、视角大、可视 距离远、可
4、靠耐用、组态灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活、色彩 丰富以及对室内外环境适应能力强等特点。近年来 LED显示屏市场得到了迅猛的 发展,已经广泛应用到银行、邮电、税务、机场、车站、证券市场及其它交易市 场、医院、电力、海关、体育场等需要进行多种公告、宣传的场合 2 。 关键词:单片机、点阵、 LED。 LED 显示屏的设计 4 1. 课题研究背景 1.1 LED 原理 LED 就是 Light Emitting Diode(发光二极管)的缩写。在某些半导体材料 的 PN 结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式 释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向
5、电压,少数载流子难以注 入,故不发光。 这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称 LED。发光二极管是由p 型和 n 型半导体组成的二极管。在LED 的 p - n 结附 近,n 型材料中多数载流子是电子,p 型材料中多数载流子是空穴。p -n 结上未加 电压时构成一定的势垒,当加正向偏压时 ,在外电场作用下 ,p 区的空穴和n 区的 电子就向对方扩散运动 ,构成少数载流子的注入 ,从而在 p - n结附近产生导带电子 和价带空穴的复合 ,同时释放出相对应的能量h(h 为普朗克常数 , 为光子频率 ) 而发光。该能量相当于半导体材料的带隙能量Eg(Ev) ,其与发光波长 (nm
6、) 的关 系为 = 1239. 6PEg。 1.2 中国 LED发展现状 中国 LED 产业发展超过三十年 ,它已经成为一种朝阳产业,已拥有完整的产 品、创新能力不断增强 ,市场需求十分强烈。近年来,LED 产业发展步伐的进一步 加快,不仅促进 LED 业界增加产量 ,而且提高产品技术含量。LED 包装及应用领 域,实现快速增长 ,同时实现 LED 外延片及芯片自主生产 ,国内率每年都有大幅提 高。据统计 ,产值 2010 年 LED 芯片 50 亿元左右 ,LED 包装工业增加值250 亿元 左右,LED 应用产业产值 900 亿元左右。中国也大力支持LED 产业发展 3 。LED 产业产出
7、在 2015 年将达到 5000 亿元人民币 ,年复合增长率约为42%。然而 ,中国 LED 工业还是有一些问题 ,这一现象的发展基础薄弱、监督开始晚了,低附加值的 产品是一个根本性的变革。加快推进我们的主导产品技术创新,提高产业的发展 已经成为迫在眉睫。目前,我国 LED 应用产业市场集中度低 ,有超过 3000 的大型 和小型公司 ,但是制造商年产值超过1 亿年,仅有大约 100。LED 显示屏产业具有 较高的区域集中 ,主要是中国东部和南部。深圳是中国的主要生产基地、LED 显 示屏产业占全国的41%的市场份额。 与此同时 ,中国是全球 LED 显示屏的生产基 LED 显示屏的设计 5
8、地。 中国 LED 显示屏的生产规模是占世界70%的 2008年增长到 2010年的 83%4。 中国 LED 显示屏的生产公司正在迅速地扩大它们的大小,在 2010 年底,全国共有 40 多个 LED 显示屏制造商年产值超过1 亿人。根据 2010 - 2013 年中国 LED 产品的市场分析和投资收益分析报告” 显示,国内 LED 市场在 2009 年达到 231 亿 元,为 300亿元,2010 年增长 30%。从发展趋势 ,国内 LED 显示屏的市场启动阶段 过渡到快速发展阶段。 LED 显示屏市场自 2012 年复合增长率有望达到60%。 1.3 课题研究的目的和意义 随着高亮度发光
9、二极管技术的发展,LED 显示屏从室内走到室外,其显示 内容也从没有层次的计算文字动画发展到能显示有层次的电视图像。国家信息产 业部委托蓝通电子科技有限责任公司制定的LED 显示屏技术条件也于1998 年正式颁布实施。 信息化社会的形成,信息领域愈加广泛,LED 显示屏的应用前景更为广阔。 预计大型或超大型LED 显示屏的主流产品局面将会发生改变,适合于服务行业 特点和专业性要求的小型LED 显示屏会有较大提高,面向信息服务领域的LED。 显示屏产品门类和品种体系将更加丰富,部分潜在市场需求和应用领域将会 有所突破,如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求 量将有更大的提高
10、, 大批量、小型化的标准系统LED 显示屏在 LED 显示屏市场 总量中将会占有多数份额。 进入新世纪,光电子产业得到广泛的重视,中国加入WTO、北京奥运成功 举办等,成为 LED 显示屏产业发展的契机, 我国 LED 显示屏及相关的技术必将 得到飞跃发展。 LED 显示屏的设计 6 2. 课题研究内容 2.1 研究主要内容 本设计的研究的主要内容包括LED工作原理, 8 8LED点阵块的字符显示原 理;8 8LED 点阵块的级联和驱动的实现方法;74HC595实现数据传输和扩展 IO 口的原理和方法; 2.2 方案设计 设计采用 ATMEL 公司的 AT89S52作为主控芯片 ,74HC59
11、5作为扩展 IO口芯片 和数据分配芯片 ,大功率三极管 8550作为驱动芯片驱动 LED点阵屏,选用功耗低、 性价比较高的 8 8LED点阵块作为最小的组装单元。确保在单屏无法完全显示全 部信息的情况下换屏显示。 同时考虑到后期的维护, 点阵屏采用单元块级联设计 方案。 LED 显示屏的设计 7 3. 方案实现 从理论上说, 不论显示图形还是文字, 只要控制与组成这些图形或文字的各 个点所在的位置相对应的LED 器件发光,就可以得到我们想要的显示结果,这 种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。1616 的点阵共有 256 个发光二极管,显然单片机没有这么多的端口, 如果采用锁存器
12、来扩展端口, 按 8 位的锁存器来计算, 1616 的点阵需要 256/8=32个锁存器。这个数字很庞 大,因为这仅仅是1616 的点阵,在实际应用中的显示屏往往要大得多,这样 在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都 不采用这种设计,而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。 动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮,这样扫描驱动电路就可以实现 多行(比如 16 行)的同名列共用一套驱动器。具体就1616的点阵来说,把所 有同 1 行的发光管的阳极连在一起, 把所有同 1 列的发光管的阴极连在一起 (共 阳极的接法),先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存,然后选通第
13、1 行使 其燃亮一定时间, 然后熄灭; 再送出第二行的数据并锁存,然后选通第 2 行使其 燃亮相同的时间,然后熄灭;以此类推,第16 行之后,又重新燃亮第1 行,反 复轮回。当这样轮回的速度足够快 (每秒 24 次以上) , 由于人眼的视觉暂留现象, 就能够看到显示屏上稳定的图形了。 采用扫描方式进行显示时, 每一行有一个行驱动器, 各行的同名列共用一个 驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中,按 8 位一个字节的形式顺序排 放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去,这就存在一个 显示数据传输的问题。 从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串 行方式。显然,采用并
14、行方式时,从控制电路到列驱动器的线路数量大,相应的 硬件数目多。当列数很多时,并列传输的方案是不可取的。 采用串行传输的方法, 控制电路可以只用一根信号线, 将列数据一位一位传 往列驱动器,在硬件方面无疑是十分经济的。但是,串行传输过程较长,数据按 顺序一位一位地输出给列驱动器,只有当一行的各列数据都以传输到位之后,这 一行的各列才能并行地进行显示。这样,对于一行的显示过程就可以分解成列数 据准备(传输)和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说,列数据准备时间 可能相当长, 在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了,以致影响 LED 显示屏的设计 8 到 LED 的亮度。 解决串行传输
15、中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题,可以采用重叠处 理的方法。 即在显示本行各列数据的同时,传送下一列数据。 为了达到重叠处理 的目的,列数据的显示就需要具有锁存功能。经过上述分析, 就可以归纳出列驱 动器电路应具有的功能。 对于列数据准备来说, 它应能实现串入并处的移位功能; 对于列数据显示来说, 应具有并行锁存的功能。 这样,本行已准备好的数据打入 并行锁存器进行显示时, 串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据,而不会影 响本行的显示。 图 4 显示屏电路实现的结构框图 3.1 主控制芯片 AT89S52 3.1.1 主控制芯片 AT89S52 的性能 AT89S52 是一种低功耗、高
16、性能COMS 8 位微控制器,具有8K 在系统可编 程 Flash存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造, 与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常 规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位 CPU 和在系统可编程Flash,使得 AT89S52 在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 其性能如下: 1、与 MCS-5 单片机产品兼容; 2、8K 字节在系统可编程Flash存储器; 3、1000次擦写周期; 单 片 机 列驱动器 LED 点阵 行 驱 动 器 电源 LED 显示屏的设计 9 4、全静态操作: 0Hz-3
17、3MHz; 5、三级加密存储器; 6、32 个可编程 I/O 口线; 7、三个 16 位定时器 /计数器; 8、六个中断源; 9、全双工 UART 串行通道; 10、低功耗空闲和掉电模式; 11、掉电后中断可唤醒; 12、看门狗定时器; 13、双数据指针; 14、掉电标识符。 3.1.2 引脚说明 P0 口:P0 口是一个 8 位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口,每位能驱 动 8 个 TTL 逻 辑电平。对 P0 端口写 “1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外 部程序和数据存储器时, P0口也被作为低 8 位地址 /数据复用。在这种模式下, P0 不具有内部上拉电阻。在 flash 编程时
18、, P0 口也用来接收指令字节;在程序校 验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。 P1 口:P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口,p1 输出缓冲器 能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 此外,P1.0和 P1.1分别作定时器 /计数器 2 的外部计数输入 (P1.0/T2)和定 时器/计数器 2 的触发输入( P1.1/T2EX)。 在 flash 编程和校验时, P1口接收 低 8 位地址字节。 引脚号第二功能: P1.0 T2(定时器 /计数器 T2 的外部计数输入),时钟输出 P1.1 T2EX(定时器 /计数器 T2 的捕捉 /重载触发信号和方向控制) P1
19、.5 MOSI(在系统编程用) P1.6 MISO(在系统编程用) P1.7 SCK(在系统编程用) LED 显示屏的设计 10 P2 口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口,P2 输出缓冲器 能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写 “1”时,内部上拉电阻把端口拉高, 此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻 的原因,将输出电流( IIL )。 在访问外部程序存储器或用16 位地址读取外部 数据存储器(例如执行MOVX DPTR ) 时,P2 口送出高八位地址。在这种应 用中,P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8 位地址(如
20、MOVX RI )访 问外部数据存储器时, P2 口输出 P2 锁存器的内容。在 flash 编程和校验时, P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3 口:P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口,p3 输出缓冲器 能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能(第二功能)使 用,如下表所示。在 flash 编程和校验时, P3口也接收一些控制信号。 端口引脚第二功能: P3.0 RXD(串行输入口 ) P3.1 TXD(串行输出口 ) P3.2 INTO(外中断 0) P3.3 INT1(外中断 1) P3.4 TO(定时/计数器 0)
21、 P3.5 T1(定时/计数器 1) P3.6 WR(外部数据存储器写选通 ) P3.7 RD(外部数据存储器读选通 ) 此外, P3口还接收一些用于FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号。 RST:复位输入。 当振荡器工作时, RST 引脚出现两个机器周期以上高电平 将是单片机复位。 ALE/PROG :当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允 许)输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下, ALE 仍以时钟振荡频 率的 1/6 输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意 的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对 FLASH 存储器编
22、 程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。如有必要,可通过对特殊功能 存储器( SFR)区中的 8EH 单元的 D0 位置位,可禁止 ALE 操作。该位置位后, LED 显示屏的设计 11 只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。此外,该引脚会被微弱拉高, 单片机执行外部程序时,应设置ALE 禁止位无效。 PSEN:程序储存允许( PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当 AT89S52 由外部程序存储器取指令 (或数据)时, 每个机器周期两次PSEN有效, 即输出两个脉冲,在此期间,当访问外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP :外部访问允许,
23、欲使CPU 仅访问外部程序存储器(地址为 0000H-FFFFH),EA 端必须保持低电平 (接地)。需注意的是: 如果加密位 LB1 被编程,复位时内部会锁存EA 端状态。如 EA 端为高电平(接 Vcc 端), CPU 则执行内部程序存储器的指令。FLASH 存储编程器时, 该引脚加上 +12V 的编程 允许电源 Vpp,当然这必须是该器件是使用12V 编程电压 Vpp。 XTAL1 :振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2 :振荡器反相放大器的输出端。 图 4-1 引脚图 3.2 LED 点阵 LED是发光二极管 Light Emitting Diode 的英文缩写,是
24、一种能够将电能转化 为可见光的半导体。其内部主要为一个PN结,当 PN结内的电子与空穴复合时, 电子由高能级跃迁到低能级, 电子将多余的能量以光子的形式释放出来,产生电 致发光现象, 发光颜色与其基底的材质元素有关。常用材料有 CaAs(砷化镓 )红光 材料, CaP(磷化镓)绿光材料, CaN(氮化镓)蓝光材料。 LED的类型包括直 插型、表贴三合一、表贴三拼一、亚表贴、点阵模块 5 。 LED点阵模块是一个或多个LED发光二极管作为一个像素单元按一定的规 律排列而成的集合体, 通常有 8 8点阵块,16 16点阵块等。图4-5是一个单色 8 8 LED 显示屏的设计 12 点阵块实物图和内
25、部结构图 6 。 图4-2 LED点阵实物和内部结构图 从图上看, 8 8 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, 当对应的某一行置高电平, 某一列置地电平时, 则 相对应的二极管就亮。本设计采用此类点阵模块。 3.3 74HC595 3.3.1 概述 74HC595 是硅结构的 CMOS 器件,兼容低电压TTL 电路,遵守 JEDEC 标准。 74HC595 具有 8 位移位寄存器和一个存储器,三态输出功能。移位寄存 器和存储器是分开的时钟控制。数据在SHcp 的上升沿输入到移位寄存器中,在 STcp 的上升沿输入到存储寄存器中去。如果两个时钟连
26、在一起,则移位寄存器 LED 显示屏的设计 13 总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入端(Ds) ,和一 个串行输出端( Q7 ),和一个异步的低电平复位。存储寄存器是一个并行8 位的 具备三态总线输出功能的存储器,当使能OE 时(为低电平),存储寄存器的数 据输出总线。8 位串行输入 /输出或者并行输出移位寄存器, 具有高阻关断状态 7 。 4.3.2 引脚说明 图 4-3.2 引脚 符号引脚功能 Q0Q7 15,1-7 并行数据输出 GND8地 Q79串行数据输出 _ MR 10 复位端(低电平) SHcp11移位寄存器时钟输入 STcp12存储器时钟输入 OE 13输
27、出有效(低电平) Ds14串行数据输入 Vcc16电源 LED 显示屏的设计 14 3.3.3 真值表 输入管脚 输出管脚 SI SCK SCLR RCK OE X X X X H QA QH 输出高阻 X X X X L QA QH 输出有效值 X X L X X 移位寄存器清零 L 上沿H X X 移位寄存器存储L H 上沿H X X 移位寄存器存储H X 下沿H X X 移位寄存器状态保持 X X X 上沿X 输出存储器锁存移位寄存器中的状态值 X X X 下沿X 输出存储器状态保持 图 4-3.3 真值表 4. 主要功能模块的实现及调试方法 4.1 字符显示模块 显示屏上图形和字符的显
28、示都是由一个个亮或灭的点(像素)组成的,中 文汉字的最小的显示单元一般采用16 16点阵,以最小显示单元为基础可以增加 显示像素, 选取的像素点越多, 字体或图形显示的越细腻。 英文字符的显示可以 选用8 8点阵、 8 16点阵或是以此为最小单元增加像素点 8 。本设计采用 16 16 点阵为显示单元,如图 5-1所示。 图 5-1 引脚排布图 由于中文字符的显示采用 16 16点阵块模块,所以采用四块8 8的点阵拼接 作为显示的基本单元, 同时考虑到控制方式和显示方法,四块点阵块的级联采用 在同一行上的所有行控制端连接到一起,在同一列上的所有的列控制端连接到一 起。显示方式采用逐行扫描逐列送
29、数的方式显示 9 。 LED 显示屏的设计 15 在显示字符的时候首先确定行选择端,然后把所有在同一行上的列的数据通 过IO口送到列的控制端。 其实现方法是通过 74HC595的串行数据端实现数据的传 送,单片机通过提取的字符的显示信息确定所在行的数据,通过接在行输出端的 74HC595实现行的控制, 然后列的数据以同样的方法通过74HC595的串行数据输 出功能把数据送到相应的控制端口 10。由于人眼有视觉残留,所以在不同的时 刻扫描不同的行列就能实现字符的显示,此原理也就相当于把每一个字符的不同 点拼接到一起, 由于时间间隔非常短所以我们会认为是一起显示的。四块 LED点 阵共有 16个行
30、控制端和 16个列控制端,因此为了节省单片机的IO口资源用两片 74HC595作为行控制端的 IO数据输出口,两片 74HC595作为列控制端的数据输出 口。 4.2 单片机系统及外围电路 单片机采用 MSC-51或其兼容系列芯片,采用24MHZ 或更高频率晶振,以获 得较高的刷新频率, 时期显示更稳定。 单片机的串口与列驱动器相连,用来显示 数据。 P1口低 4 位与行驱动器相连,送出行选信号;P1.5P1.7 口则用来发送 控制信号。 P0口和 P2口空着,在有必要的时候可以扩展系统的ROM 和 RAM 。16 16的点阵显示屏的硬件原理图如图: 图 5-2 单片机系统电路 LED 显示屏
31、的设计 16 4.3 列驱动电路 图 5-3 列驱动电路 列驱动电路有集成电路74HC595 构成。它具有一个8 位串入并出的移位寄 存器和一个 8 位输出锁存器的结构, 而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自 独立的,可以实现在显示本行列数据的同时,传送下一行的列数据, 既达到重叠 处理的目的。 74HC595 的外形及内部结构如图3 所示。它的输入侧有8 个串行移位寄存 器,每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI 是串行数据的输入 端。引脚 SCK 是移位寄存器的移位时钟脉冲,在其上升沿发生移位,并将SI 的 下一个数据打入最低位。 移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端,
32、也就是输出锁存器的输入 端。RCK 是输出锁存器的打入信号,其上升沿将移位寄存器的输出打入输出锁 存器。引脚 G 是输出三态门的开放信号,只有当其为低时锁存器的输出才开放, 否则为高组态。 SCLR 信号是移位寄存器清零输入端,当其为低时移位寄存器的 输出全部为零。 由于 SCK 和 RCK 两个信号是互相独立的, 所以能够做到输入串 行移位与输出锁存互不干扰。 芯片的输出端为QAQH, 最高位 QH 可作为多片 LED 显示屏的设计 17 74HC595 级联应用时,向上一级的级联输出。 但因为 QH 受输出锁存器的打入控 制,所以还从输出锁存器前引出QH,作为与移位寄存器完全同步的级联输出
33、。 4.4 行驱动电路 图 5-4 行驱动电路 单片机 P1 口低 4 位输出的行号经 4/16 线译码器 74LS154 译码后生成 16 条 行选通信号线,再经过驱动器驱动对应的行线。一条行线上要带动16列的 LED 进行显示,按每一 LED 器件 20MA 电流计算,16个 LED 同时发光时,需要 320MA 电流,选通三极管8550 作为驱动管可满足要求。 4.5 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T0 重新赋初值,以保证显示屏 刷新率的稳定, 1/16 扫描显示屏的刷新率(帧频)计算公式如下: 刷频率(帧频) =1/16T0溢出率 =1/16f/12 (65536
34、-t ) 其中 f 位晶振频率, t 为定时器 T0初值(工作在 16 位定时器模式)。 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,等显示数据打入输出锁存器并锁存, 然后再输出新的行号,重新打开显示。图为显示驱动程序(显示屏扫描函数)流 程图。 LED 显示屏的设计 18 图 5-5 显示驱动程序流程图 进入中断 定时器赋初值 读取行号并增加 1 送新行显示数据 消 隐 切换显示数据 发送新行号,打开显示 退出中断 LED 显示屏的设计 19 总结 经过前期
35、的资料准备以及设计规划构思,中期长时间的软硬件调试和后期的 完善工作。本次LED 点阵屏的设计圆满完成任务,实现了预期的功能,即能在 一定的距离范围内显示信息, 而且显示的信息量能满足日常的工作需要,点阵屏 能实现时时刷新信息的功能, 整体系统运行稳定, 没有存在死机和发热严重的现 象。 LED 显示屏的设计 20 结束语 通过本次毕业设计, 让我了解到更多的有关课外的知识,同时也锻炼了自己 的动手实践能力。 在整个毕业设计的过程中, 让我自己去发现问题, 并分析问题 和解决问题, 让我真正的明白做好一件事需要的不仅仅是知识,还应当具备各方 面的能力, 查阅资料的能力, 利用知识的能力, 分析
36、和解决问题的能力以及和他 人的沟通能力, 自我学习的能力等。 在这其中的每一天里我都有所收获,特别是 在调试电路的时候, 每一次的遇到问题时的焦虑到解决问题后的惊喜都是我在本 次毕业设计过程中经常出现的情况。我用心记录着这其中的每一天, 因为它将是 我今后走向社会在学校得到的最后一笔财富。在一切都将完成的时候, 回味着这 半年的时间我感慨万千, 感慨自己在四年的大学时间里学到的知识太少了,感慨 自己即将离开这个让我有过高兴和辛酸的学校。感谢本次学校的毕业设计让我拥 有了这么多。 LED 显示屏的设计 21 参考文献 1 陈君霞编著 . 大屏幕 LED 显示系统 . 2007(07) :118-
37、119 2 李春茂编著 . LED 结构原理与应用技术. 北京:机械工业出版社,2011.01 3 Image Analysis, Inc, The Leader in QCT Bone Densitometry , 2001 4 杨清德,康娅编著. LED 及其工程应用 . 北京:人民邮电出版社,2007.12 5 李春茂编著 . LED 结构原理与应用技术. 北京:机械工业出版社,2011.01 6 周志敏,纪海,纪爱华编著 . LED 照明技术与应用电路. 北京:电子工业出版社, 2009.12 7 数字电子技术基础.数字部分,康华光主编,高等教育出版社 8 周志敏,纪爱华编著 .LED
38、 照明与工程设计. 北京:人民邮电出版社,2010.08 9 杨清德,康娅编著. LED 及其工程应用 . 北京:人民邮电出版社,2007.12 10 余熄存,曹国华. 单片机原理及接口技术西安电子科技大学出版,2000 LED 显示屏的设计 22 附录 1 附录四 源程序 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define ulong unsigned long #define R1 P0 /上行线 #define R2 P2 /下行线 #define S P1 /列线 #define CS1 P3_2
39、 /接左屏154译码器使能端 #define CS2 P3_3 /接右屏 154译码器使能 端 #define C P3_4 /控制是铺屏还是滚动 #define sum sizeof(hanzi)/32 / 自动计算汉字字数 #define ziti 16 / 字体大小(宽度) #define light 60 /显示亮度 #define move_speed 40 / 移动速度 #define speed1 30 /卷动速度调节 LED 显示屏的设计 23 uchar hanzi; /汉字缓冲区 uchar m=0,n=0; /m为扫描过程中的中间变 量,n为显示指针 uchar c,b;
40、 /c、b分别为左半屏、 右半屏 的扫描变量 uint k=0,j,x; / 移位变量 ,k: 移位个数 uint a=0; / 用于软件延时 ulong s=(sum+1)*ziti; /s 为全部列数 uchar disbuf322; / 定义显示缓冲区(32行两 列的二维数组以开辟 2个16*16汉字的空间) bit move_st; / 移动标志 void delay(void) / 用来改变扫描延时以调 节亮度 uchar i; for(i=0;i=move_speed) /move_speed 控制移动速 度 if(ks-ziti-1)k=0; / 整屏移动列数 k1=k/ziti
41、; k2=k%ziti; j=ziti*2*k1+k2; / 显示指针 k+; move_st=1; a=0; void load_hanzi(void) uchar i; run_move(); LED 显示屏的设计 26 if(move_st) for(i=0;ispeed1) m+;k=0; if(m32) b=16; / 全屏扫描右半屏 / 中间这段时间是为了看清楚整屏画 面内容,稍作停顿 if(m=40) m=0;n+; / 一幅画面卷动显示过程结束, 载 LED 显示屏的设计 29 入下一幅画面 if(nsum/2-1) n=0; / 所有汉字显示完毕,回到第 一个汉字 void
42、display(void) uchar i,j; CS2=1; / 关右屏 CS1=0; / 开左屏 for(i=0;ic;i+) / 变量a决定了一次扫描左半屏列 数 S=i; / 左屏列扫描信号输出 R1=hanzii+64*n; R2=hanzii+64*n+16; / 行信号输出 delay(); R1=0; R2=0; CS1=1; / 关左屏 LED 显示屏的设计 30 CS2=0; / 开右屏 for(j=0;jb;j+) / 变量b决定了一次扫描右半屏列 数 S=j4; /右屏列扫描信号输出 R1=hanzij+64*n+32; R2=hanzij+64*n+48; / 行信号
43、输出 delay(); R1=0; R2=0; void main (void) send_int(); TR1 = 1; while(1) if(RI) / 是否有数据到来 RI = 0; LED 显示屏的设计 31 hanzix=SBUF; / 暂存接收到的数据 if( hanzix!=#) / 字符 # 表示一串数据结 束 x+; else hanzix=0; x=0; if(C!=0) init1(); EA=1; /开中断 TR1=1; ET1=1; while(1) load_hanzi(); display1(); LED 显示屏的设计 32 else init2(); TR0=
44、1; ET0=1; EA=1; /开中断 while(1) display(); LED 显示屏的设计 33 附录 2 123456 A B C D 654321 D C B A Title N u mberR evis ionSize B Date:2 2-May-2 0 1 3Sheet o f File:CU s erss ams ung Des ktop 华中 科 技 毕 业设 计 四 点 阵 d d bD rawnBy row 5 1 row 7 2 co 2 3 co 3 4 row 8 5 co 5 6 row 6 7 row 3 8 row 1 9co 4 1 0 co 6 1
45、 1 row 4 1 2 co 1 1 3 row 2 1 4 co 7 1 5 co 8 1 6 J 3 8 * 8 ro w 5 1 ro w 7 2 co 2 3 co 3 4 ro w 8 5 co 5 6 ro w 6 7 ro w 3 8 ro w 1 9co 4 1 0 co 6 1 1 ro w 4 1 2 co 1 1 3 ro w 2 1 4 co 7 1 5 co 8 1 6 J4 8 * 8 ro w 5 1 ro w 7 2 co 2 3 co 3 4 ro w 8 5 co 5 6 ro w 6 7 ro w 3 8 ro w 1 9co 4 10 co 6 11
46、ro w 4 1 2 co 1 13 ro w 2 1 4 co 7 15 co 8 16 J6 8 * 8 row 5 1 row 7 2 co 2 3 co 3 4 row 8 5 co 5 6 row 6 7 row 3 8 row 1 9co 4 10 co 6 11 row 4 1 2 co 1 13 row 2 1 4 co 7 15 co 8 16 J 5 8 * 8 Q1 PNP2 Q2 PNP2 Q3 PNP2 Q 4 PNP2 Q 5 PNP2 Q 6 PNP2 Q 7 PN P2 Q 8 PNP2 Q9 PNP2 Q1 0 PNP2 Q1 1 PNP2 Q 12 PNP2
47、 Q 13 PNP2 Q 14 PNP2 Q 1 5 PN P2 Q 1 6 PNP2 R 1 3 0 R 2 3 0 R3 30 R4 30 R5 3 0 R 6 30 R 7 3 0 R 8 3 0 R 9 3 0 R 1 0 3 0 R1 1 30 R1 2 30 R1 3 3 0 R 14 30 R 15 3 0 R 16 3 0 R 2 1 1 0 K R 2 2 1 0 K R 2 3 1 0K R 2 4 1 0 K R 2 5 1 0 K R 2 6 1 0K R 2 7 1 0 K R 2 8 1 0 K R 2 9 1 0 K R 3 0 1 0 K R 3 1 1 0K R 3 2 1 0 K R 3 3 1 0 K R 3 4 1 0K R 3 5 1 0 K R 3 6 1 0 K Vcc R OW1R OW2R OW3R OW4R OW5R OW6R OW7R OW8 R OW9R OW1 0R OW1 1R OW1 2R OW13R OW14R OW1 5R OW1 6 Q 1 1 Q 2 2 Q 3 3 Q 4 4 Q 5 5 Q 6 6 Q 7 7 Q 0 15 V c c 1 6 G N D 8 Q H 9
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