基于單片機(jī)的led點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-24 19:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 帶負(fù)電的電子越過(guò)PN結(jié)擴(kuò)散到發(fā)射區(qū)。發(fā)射極產(chǎn)生和電子擴(kuò)散方向相反的電流，由于基極電子大量擴(kuò)散到發(fā)射極，集電極電子擴(kuò)散到基極中形成了電流。當(dāng)譯碼器端口輸出高電平時(shí)發(fā)射極與基極之間的電勢(shì)差為5V－－，由于發(fā)射極與基極之間電勢(shì)差的下降導(dǎo)致基極電子向發(fā)射極擴(kuò)散的電子數(shù)量減少。所以集電極電流也隨之減少。因此8550在驅(qū)動(dòng)電路中起到提供驅(qū)動(dòng)電流和選通開(kāi)關(guān)的作用。 列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)列掃描驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)可用串入并出的通用集成電路74HC595來(lái)作為數(shù)據(jù)鎖存。這樣就可以減少I(mǎi)/O口的占用數(shù)目，為單片機(jī)擴(kuò)展其他功能騰出空間。74HC595是具有硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件，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)器是兩種不同的時(shí)鐘。數(shù)據(jù)在Sh cp的上升沿輸入到移位寄存器中，在ST cp的上升沿輸入到存儲(chǔ)寄存器中去。如果把兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，那么移位寄存器會(huì)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（Ds），和一個(gè)串行輸出（Q7’）,再加一個(gè)異步的低電平復(fù)位，存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能OE時(shí)（為低電平），存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。 具體電路如圖33所示。表32 74HC595工作參數(shù)符號(hào)參數(shù)條件TYP單位HCHCttPHL/tPLH傳輸延時(shí)SHcp到Q739。STcp到QnMR到Q739。CL=15PfVcc=5V161714212019NsNsNsfmaxSTcp到SHcp最大時(shí)鐘速度10057MHzCL輸入電容 PfCPD每包電容電量損耗115 130Pf圖33 列驅(qū)動(dòng)電路 通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)STC89C51單片機(jī)具有全雙工串行UART通道，支持單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的串行傳輸。單片機(jī)與計(jì)算機(jī)不能直接相連進(jìn)行通信必須將RS232C與TTL電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在通用的電平轉(zhuǎn)換芯片中MAX232系列的芯片以集成度高，單＋5V電源工作，只需外接5個(gè)小電容即可完成RS232C與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換而成為單片機(jī)系統(tǒng)中的常用芯片之一。在該顯示系統(tǒng)中，MAX232為通信系統(tǒng)中最重要的硬件組成部分。電路如圖34所示圖34 串口通信系統(tǒng)電路圖 電源設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中MAX2374LS16STC89C51都需要5V的供電電壓，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以使用電腦USB供電。4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) 開(kāi)始系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，按照模塊化的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主控程序只實(shí)現(xiàn)漢字顯示的單一功能。每次將程序燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)中運(yùn)行。 系統(tǒng)初始化化從顯示數(shù)組讀取數(shù)據(jù)到顯示寄存器 調(diào)用相應(yīng)的顯示程序圖41 主流程圖程序開(kāi)始時(shí)應(yīng)當(dāng)先對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化，初始化的內(nèi)容有：各I\O口功能的設(shè)定。初始化完成后程序則開(kāi)始運(yùn)行主程序，實(shí)現(xiàn)LED顯示功能。 顯示程序的設(shè)計(jì) 點(diǎn)陣數(shù)據(jù)表達(dá)方式， 該顯示系統(tǒng)的顯示數(shù)據(jù)采取縱向取模方向，正向的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。即數(shù)據(jù)是縱向的，一個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)。8個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)，字節(jié)的位順序是按照上高下低的順序排列，例如從上到下8個(gè)點(diǎn)的狀態(tài)是“**”(*為黑點(diǎn)，為白點(diǎn))，轉(zhuǎn)換為字模數(shù)據(jù)是0x82(B1000_0010)。一幅16*16的點(diǎn)陣畫(huà)面點(diǎn)陣數(shù)據(jù)按照B1B2B3……B31B32方式存儲(chǔ)。因此可知一幅畫(huà)面的數(shù)據(jù)量為32字節(jié)。畫(huà)面顯示時(shí)選通的第i列對(duì)應(yīng)的數(shù)組元素為第i和i+16個(gè)元素。 顯示程序的流程圖開(kāi) 始顯示程序分為靜態(tài)顯示程序、左移顯示、右移顯示、上移顯示、下移顯示五種顯示方式。其中上下左右移動(dòng)程序都調(diào)用了靜態(tài)顯示程序?yàn)樽映绦颉ｌo態(tài)顯示程序流程圖如圖42所示:初 始 化讀取顯示數(shù)據(jù)依次選通列，行74LS164的CLOCK端置低，鎖存器禁止輸出對(duì)應(yīng)行數(shù)組元素與0X01相與，相與結(jié)果寫(xiě)入單片機(jī)端口輸出右移次數(shù)是否為8 Y N 圖42 靜態(tài)顯示程序流程圖本設(shè)計(jì)顯示采用的是列掃描的顯示方式，選通一列后按照列與數(shù)據(jù)元素的對(duì)應(yīng)關(guān)系第i列對(duì)應(yīng)的行數(shù)據(jù)為數(shù)組中的第i和第i+16個(gè)元素。將對(duì)應(yīng)元素按照由低至高位的順序依次從端口輸出，具體的做法是將元素向右邏輯移位后再與0X01相與，所得到結(jié)果通過(guò)單片機(jī)端口輸出到串并轉(zhuǎn)換器的A端，鎖存在鎖存器里，當(dāng)完成一系列數(shù)據(jù)移位后再將數(shù)據(jù)輸出。像這樣依次循環(huán)選通各列來(lái)顯示所需要的畫(huà)面。開(kāi) 始開(kāi) 始讀入顯示數(shù)組顯示右移次數(shù)是否為16顯示數(shù)組元素在數(shù)組中的位置前/后移一位初始化 讀入顯示數(shù)組顯示顯示數(shù)組元素在數(shù)組中的位置左/右移一位初始化右移次數(shù)是否為16Y N Y N 圖43 左右移/上下移程序流程圖動(dòng)態(tài)顯示程序流程如圖43所示，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)原理通過(guò)改變實(shí)際LED列與數(shù)據(jù)邏輯列的方法來(lái)完成程序的左右移動(dòng)。顯示數(shù)據(jù)與列的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：第i列對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為數(shù)組中i和第2i個(gè)數(shù)據(jù)。顯示數(shù)組中，第1至16個(gè)元素的第8至第1位對(duì)應(yīng)LED顯示屏中的第1至第8行。同理第17至32個(gè)元素的第8至第1位對(duì)應(yīng)LED顯示屏中的第9至第16行。所以將元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行邏輯位移便能產(chǎn)生上下移動(dòng)的效果。5. 系統(tǒng)調(diào)試 硬件調(diào)試硬件調(diào)試主要是調(diào)試各部分的焊接是否有虛焊或漏焊和各元器件的輸出輸入電壓是否符合設(shè)計(jì)要求，最后測(cè)試各硬件部分能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。常見(jiàn)的硬件故障有邏輯故障、元器件損壞、電源故障等。 軟件調(diào)試由于已經(jīng)進(jìn)行了硬件調(diào)試，所以軟件調(diào)試主要是軟件編譯和將各功能塊程序分別寫(xiě)入以驗(yàn)證其功能的可實(shí)現(xiàn)性。在進(jìn)行功能調(diào)試前必須用KEIL對(duì)所有程序進(jìn)行編譯。之后燒入單片機(jī)STC89C51中，通過(guò)觀察電路硬件和輸出驅(qū)動(dòng)控制等元器件來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)是否能夠正常工作。6. 結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)是以單片機(jī)STC89C51芯片為控制核心部件，74LS164為譯碼電路，三極管8550和74HC595做行和列驅(qū)動(dòng)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我得到了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)：（1）在設(shè)計(jì)前應(yīng)做好理論分析，明確設(shè)計(jì)思路；（2）在選擇元器件時(shí)不僅要考慮元器件的功能還要考慮元器件在系統(tǒng)中的兼容性；（3）軟件編寫(xiě)時(shí)在實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上，要不斷的優(yōu)化，使其更
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