【正文】 I/O對地的高電平電壓為 ， R1 與 I/O 口內(nèi)部弱上拉電阻 R0 對 VCC+5V 的 分壓，經(jīng)計算 輸出高電平 約為 ，低電平 為 0V。采用的是 LDO 低壓差線性三端穩(wěn)壓器件 （或與之性能完全相同的 ）， 外圍的電容起到濾波和高頻旁路作用，能有效地降低電壓紋波及防止穩(wěn)壓芯片的高頻自激。 串行數(shù)據(jù)輸入（ SI）：該信號用來把數(shù)據(jù)從串行口輸入芯片，數(shù)據(jù)在時鐘的上升沿移入。用戶只要知道漢字的內(nèi)碼，按照 GT21L32S4W1 官方數(shù)據(jù)手冊提供的計算公式，就可計算出該漢字在芯片中的地址，然后就可從該地址連續(xù)讀出點陣信息。 ●小型封裝，便于 PCB 的緊湊化設(shè)計。因此三管并聯(lián)無須增加射極均流電阻。共射電路的基極驅(qū)動是用低電平，這就不會造成上述共集電路的浪涌電流影響。這種電壓波動有高頻成分，也有低頻成分。 本設(shè)計將兩組 LED 合成一組使用。 while(1)//所有顯示效果都是無限循環(huán) { for(n=0。 1616 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 16 頁 二．移動處理任務(wù)：移動處理任務(wù)負(fù)責(zé)完成顯示字符逐點陣向左移動的算法處理，這是最基本的顯示效果。設(shè)置兩字節(jié)同步碼是為了降低誤碼干擾的概率。 漢字點陣數(shù)據(jù)采用現(xiàn)成的字庫芯片，需要通過漢字的機(jī)內(nèi)碼作地址來取出相應(yīng)漢字的點陣字模數(shù)據(jù)。 3． 5 關(guān)于點陣數(shù)據(jù)的 存儲 方式 目前使用最廣泛的技術(shù)是 ， 通過上位機(jī) 軟件 將待顯示的 字符 串轉(zhuǎn)換 為對應(yīng)的 點陣字模數(shù)據(jù)，通過 燒寫 的方式將這些字模數(shù)據(jù) 按一定的順序 編址后存儲在 E2PROM 中。 3. 2 滾屏的實現(xiàn) 字符的位置 在屏幕上實現(xiàn)移動，即術(shù)語 “滾屏 ”。 三． 以 FPGA（復(fù)雜可編程邏輯門陣列）為控制器的 LED 顯示屏。并行傳輸需要的芯片較多，因此市場上已經(jīng)出現(xiàn)用 FPGA,CPLD 等高密度可編程邏輯器件（ PLD） 來取代傳統(tǒng) 鎖存器 IC 的方案。 LED 顯示屏上將呈現(xiàn)出一個完整的 “B”字符。最典型的例子就是電影放映機(jī)。 按發(fā)光點直徑分類 室內(nèi)屏： Φ3mm、 、 Φ5mm、 室外屏： Φ10mm、 Φ12mm、 Φ16mm、 Φ19mm、 Φ21mm、 Φ26mm 室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍(lán)發(fā)光二極管封在一個塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強(qiáng)亮度。利用不同的 半導(dǎo)體 材料可以制造不同色彩的LED 像素點。因為采用串行傳輸方式，使本系統(tǒng)的可擴(kuò)展性得到提升，便于多個顯示單元的級聯(lián)。 LED 點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。靜態(tài)顯示原理99 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 9 頁 簡單、控制方便，但硬件接線復(fù)雜，在實際應(yīng)用中一般采用動態(tài)顯示方式，動態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖 電壓 驅(qū)動，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的列數(shù)據(jù)信號，反復(fù)循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。 下面用偽代碼描述動態(tài)顯示的過程。但是這種方案 最大的缺點是 不便于隨意擴(kuò)展顯示單元的數(shù)目。因 PIC 單片機(jī)是 RISC 架構(gòu) 的工業(yè)專用單片機(jī) ，處理指令的速度有所增加 ，抗干擾能力優(yōu)秀，型號種類繁 多。 為了在 較遠(yuǎn)距離處獲得清晰的視覺效果，本設(shè)計采用 4 個 88 點陣 ，像素直徑 5mm的 LED 模塊拼接成 1616 點陣的LED 陣列 。這幾種單片機(jī)的處理速度均能達(dá)到 1MIPS/MHz（在時鐘頻率為 1MHz 時處理能力為每秒 100 萬條指令），但 AVR 系列單片機(jī)的極限時鐘頻率只能到 16MHz，而 C8051F系列 SOC類似于 ARM7,時鐘速度可到 100MHz,但會浪費其內(nèi)部豐富的資源，1313 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 13 頁 而且 價格昂貴，用在 單色條屏的控制中 頗感浪費。考慮到本設(shè)計的 上、下位機(jī)進(jìn)行一次通信時 的數(shù)據(jù)量不大（ 2KB 以內(nèi)），而且對通信的速度及可靠性要求并不 嚴(yán)格。這時單片機(jī) 把 UART 異步串 行口初始化為 “方式一 ”工作，波特率為 115200bps。（詳細(xì)對應(yīng)關(guān)系見章節(jié) 5． 3． 1——顯示緩存技術(shù)與映射關(guān)系） 經(jīng)過這樣的映射處理，使字符在顯示中的移動算法變得簡單靈活，不論進(jìn)行何種顯示效果處理，只需要對 Display_Buffer 進(jìn)行操作。 void Dis_Mode_1(void)//左移顯示效果 { unsigned char i,j,k。每行的顯示占空比為直流情況下的 1/16。 74HC595 并行輸出端與 LED 模塊列線之間通過 20Ω的電阻連接，這里電阻起到分壓，去除 紅色 LED 的并聯(lián)嵌位 作用。而造成開機(jī)瞬間全屏顯示或造成巨大的浪涌電流沖擊 ，使電源電壓跌落，單片機(jī)工作異常。 其主要參數(shù)見圖 。 ●內(nèi)部 看門狗 ，使條屏可以工作在惡虐的電磁環(huán)境下。 4． 3． 2 字庫芯片的使用方法 每個漢字在本芯片中是以漢字點陣字模的形式存儲的，每個點用一個二進(jìn)制位表示，寸 1 的點，當(dāng)顯示的時候可以在屏幕上顯示亮點，存 0 的點，則在屏幕上不顯示。寫沖突保護(hù) 。 圖 字庫芯片與單片機(jī)的接口 因為 GT21L32S4W1 的供電電壓為 ，而本條屏是 5V 系統(tǒng)。也即是說，當(dāng)輸入電壓低于 ，單片機(jī)就認(rèn)為輸入 0。實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的方法可以使用分立元件，也可以使用專用RS232C 電平轉(zhuǎn)換芯片。在 LED 全滅的狀態(tài)下，耗電電流為 60mA 左右；在 LED 全亮的情況下，工作電流可以達(dá)到 3A；在 滾動顯示漢字的時候，耗電約為 500mA 左右。這樣的設(shè)計，緊湊美觀，堅固耐用。如圖 5. 2。正好滿足條屏的應(yīng)用場合。外部輸入的 5V電源從 DB9 連接器的 9 腳輸入，在 1000uF 電容中儲能。 現(xiàn)在，計算機(jī)上的串行通信端口（ RS232C）是標(biāo)準(zhǔn)配置端口，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，計算機(jī)上一般都有 1～ 2 個標(biāo)準(zhǔn) RS232C 串口，即通道 COM1 和 COM2。 圖 電阻分壓式電平轉(zhuǎn)換原理 在圖 中，虛線框內(nèi)為單片機(jī) I/O 在準(zhǔn)雙向口配置時的等效電路。 CS變?yōu)榈?，緊跟著的是一個字節(jié)的命令字 0x0B 和三個字節(jié)的地址以及一個字節(jié)的 Dummy Byte（虛字節(jié)，任意值均可）通過串行數(shù)據(jù)輸入引腳 SI2828 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 28 頁 移位輸入，每一位在串行時鐘 SCLK 上升沿被鎖存。 SPI 總線是三線同步接口，同步串行 3 線方式進(jìn)行通信 :一條時鐘線 SCK，一條數(shù)據(jù)輸入線 MOSI，一條數(shù)據(jù)輸出 線 MISO。旁路電容采用獨石電容，其優(yōu)點是高頻特性優(yōu)良 。對于 STC12C5412AD，主要特 性 見表 ：（摘錄自 STC 單片機(jī)官方數(shù)據(jù)手冊） STC 單片機(jī)與8051 單片機(jī)的性能比較 高速：一個時鐘 /機(jī)器 周期，增強(qiáng)型 51 內(nèi)核，平均速度可達(dá)到1MIPS/MHz 寬電壓： ~ 寬溫限： 40℃ ~85℃ 高抗靜電： ESD 保護(hù)，輕松過 4KV快速脈沖干擾（ EFT 測試） 低功耗：有空閑模式（工作電流小于 ），掉電模式（可由外部中斷喚醒，工作電流小于 ），正常模式（工作電流 ~7mA） 工作頻率：可從 0 到 48MHz，相當(dāng)于傳統(tǒng) 8051 主頻 0~576MHz 時鐘：可選擇外部晶體或內(nèi)部 RC 振蕩器 2323 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 23 頁 STC 12C5412AD 單片機(jī)的內(nèi)部資源 12K 字節(jié)片內(nèi) Flash程序存儲器，擦寫次數(shù) 10 萬次以上 512 字節(jié)片內(nèi) RAM 數(shù)據(jù)存儲器 12K 字節(jié)片內(nèi) E2PROM（ 512 字節(jié) /扇區(qū)） ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程，在應(yīng)用可編程，無須專用編程器 10 位 ADC， 8 通道 4 通道捕獲 /比較單元（ PWM/PCA/CCU） 2 個硬件 16 位定時 /計數(shù)器 硬件看門狗（ WDT） 高速同步串行通信接口 SPI，全雙工異步串行口 UART 32 個通用寄存器，硬件乘 /除法器 27（ DIP28,SOP28 有 23 個）個通用 I/O 口，可設(shè)置成弱上拉準(zhǔn)雙向口、強(qiáng)上拉推挽輸出、高阻輸入、開漏輸出，四種模式。普通 LED 的安全工作電流在 5~20mA 之間，為獲得較高亮度，又要 兼顧 其工作壽命。當(dāng)輸入高電平時，高阻態(tài)，同時本芯片的串行輸出無效 14 A 串行數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)從這個管腳移進(jìn)內(nèi)部的 8 位串行移位寄存器 15 QA 鎖存器輸出，三態(tài) 16 VCC 電源正， 26V DC 表 74HC595 的管腳功能描述 2020 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 20 頁 4． 1． 3 行驅(qū)動電路設(shè)計 因為本設(shè)計要求的 行 驅(qū)動電流較大，目前尚無合適的集成電路來勝任。 74HC595，是為 Motorola 的 SPI 總線開發(fā)的一款串并轉(zhuǎn)換芯片。ik。并通過一定的算法，把內(nèi)碼數(shù)據(jù)變換為該內(nèi)碼對應(yīng)漢字的字模數(shù)據(jù)在字庫芯片中的地址。當(dāng)單片機(jī)接收到下載結(jié)束符 0x8F 時，執(zhí)行軟件復(fù)位，強(qiáng)迫程序在 AP 區(qū)從頭運行。 MCU用通用 I/O 口來驅(qū)動行掃描驅(qū)動電路。 在多字下載的時候傳輸時間也較長。不僅板間連接簡單，更是降低 了 PCB 布局及布線的難度。 ARM有著極高的指令效率，極高的時鐘頻率。 因受到單片機(jī)運算速度 及通信速率的限制， LED 動態(tài)顯示的刷新率不可能做得太高。 因而發(fā)光效率 比前者高 。則行線和列線的交叉點 處的 LED 就會有電流流過而發(fā)光。像素顏色 不同 ， 所顯示的文字、圖象等內(nèi)容的顏色也不同 。因而被 廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。 南京炮兵學(xué)院 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 學(xué) 院： 南京炮兵學(xué)院 專 業(yè)： 計算機(jī) 科學(xué)與技術(shù) ＿ 班 級： 計算機(jī)一班 ＿ 2021 年 10 月 26 日11 貴 南京炮兵學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 1 頁 目錄 中文摘要及關(guān)鍵詞 …………………………………… ………… … ...……… V 第 1章 前言 …………………………………………… ………………….… … 1 1． 1 LED 電子顯示屏概述 ……………………………………………… 1 1． 2 LED 電子顯示屏的分類 ……………………………… …… ……… 1 1． 3 LED 顯示屏的應(yīng)用示例 …………………………… …… ………… 2 1． 4 設(shè)計任務(wù) …………………………………………… …… … .……… 2 第 2章 顯示原理及控制方式分析 ……………………… … ……… ...……… 3 2． 1 LED 點陣模塊結(jié)構(gòu) ……………………… ………… ……………… 3 2． 2 LED 動態(tài)顯示原理 …………………… ……… ………… .……… 3 2． 3 LED 常見的控制方式 ……………………… ……… ……………… 5 第 3章 總體方案設(shè)計與分析 ……………………… ……… ……… ...……… 7 3． 1 顯示單元的 考慮 …………………………… ………… … …. ……… 7 3． 2 滾屏的實現(xiàn) …………………………………… …………………. … 7 3． 3 關(guān)于可擴(kuò)展性 ………………………… ………………. …………… 7 3． 4 微控制器的考慮 ……………………… ……………. ……………… 7 3． 5 關(guān)于點陣數(shù)據(jù)的存儲方式 …………… …. ………………………… 8 3． 6 關(guān)于顯示內(nèi)容的更新 ………………… ………. …………………… 8 3． 7 總體電路結(jié)構(gòu)及工作原理 …………… … …………… .…………… 9 3． 7． 1 硬件電路框圖 ………………… … …………… …… .…………… 9 3． 7． 2 工作原理 ………………………… ………………. … .………… 10 第 4章 硬件電路設(shè)計 …………………………… ……………….. ………… 12 4． 1 顯示單元電路設(shè)計 ……………………………………… …………. 12 4． 1． 1 點陣 LED 模塊的選擇 ………………… .….. …………………… 13 22 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 2 頁 4． 1． 2 列驅(qū)動電路設(shè)計 ……………………… .…… ………... ………… 13 4． 1． 3 行驅(qū)動電路設(shè)計 ……………………… .……… .……….. ……… 15 4． 1． 4 行驅(qū)動電路元件參數(shù)計算 ……………… .……… .……………… 16 4． 2