【文章內(nèi)容簡介】 和在編寫程序簡單，把 13 腳直接 GND； 14 腳串行數(shù)據(jù)輸出端作為芯片級聯(lián)端，實現(xiàn)更多數(shù)據(jù)的級聯(lián)。 硬件電路總體設(shè)計實現(xiàn) 本課題設(shè)計用的是 88 的雙基色點陣屏，使用四塊點陣屏經(jīng)過設(shè)計組合成的 1616 LED 點陣屏用來顯示漢字和圖片，所謂的 1616，是每一個漢字在縱、橫行各用 16 像素點的區(qū)域內(nèi)顯示，滿足了本次設(shè)計的要求。 由于本次使用的點陣屏是雙基色的，所以要用 四個 74HC595 芯片通過級聯(lián)的方式控制十六列紅和十六列綠燈的亮滅，再用兩塊74HC138 芯片級聯(lián)的方式組合成 416 譯碼器對十六行進行控制。用兩片 74HC138 芯片的 4 腳和 6 腳相連對兩塊 74HC138 進行片選，而兩片 74HC138 芯片的八位輸出管腳與點陣 屏 的十六行的控制腳相連。由于本課題設(shè)計使用的雙基色點陣屏是共陽的接法，所以對點陣屏行控制輸出的數(shù)據(jù)進行取反，經(jīng)過取反再輸出，輸出的數(shù)據(jù)就能對點陣屏依次進行某一行的控制。通過四片 74HC595 芯片上的 11 腳聯(lián)在一起，再 加上 12 腳并聯(lián)。而四塊 74HC595 是通過 9 腳級聯(lián)十四腳實現(xiàn)了 32 位數(shù)據(jù)的輸入。所以通過 74HC595芯片的 9 腳、 11 腳和 12 腳組合在一起，就能對 LED 點陣屏的 16 列紅色和綠色的 LED燈的亮滅進行控制。 硬件電路制作過程 使用 protel 99 畫圖軟件畫硬件原理圖， protel 99 軟件是 ProklTechnology 公司開發(fā)的一款畫圖軟件 ， 它可以進行電路原理圖設(shè)計和單層或雙層印刷電路板設(shè)計 。 該軟件中的元器件的封裝是有限的，再加上現(xiàn)在市面上的器件的形狀各種各樣，在進行電路設(shè)計和PCB 電路圖設(shè)計時， 必須先畫好相應(yīng)的元器件封裝并更新到元器件庫當中，才能完成相應(yīng)的設(shè)計 。 圖 為 硬件電路開發(fā)流程。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 第 6 頁 共 41 頁 圖 硬件電路開發(fā)流程 （ 1） 設(shè)計原理圖：根據(jù)選用的 74HC138 和 74HC595 芯片的功能設(shè)計一款驅(qū)動控制電路。打開 protel 99 軟件新建一個原理圖文件，根據(jù)課題設(shè)計要求設(shè)計的原理圖，在左側(cè)的元器件庫中找到相應(yīng)的元器件圖，按照一定的順序排列。排列好后，把相應(yīng)的管腳連接，雙擊原理圖中器件圖，彈出對話框，如圖 所示，在 Footprint 選項中填入相應(yīng)的元器件封裝的名字。 把每一個器件的封裝設(shè)定好后，更新 PCB，點擊設(shè)計標題欄下的子標題 ， 完成了電路圖 PCB 更新。 圖 封裝管腳設(shè)置 設(shè)計原理圖 設(shè)計 PCB 圖 轉(zhuǎn)印 PCB 腐蝕和打孔 焊接元器件 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 第 7 頁 共 41 頁 （ 2） 設(shè)計 PCB 圖：更新 PCB 圖后，對 PCB 圖進行設(shè)計，把器件進行布局，再根據(jù)自己的需要對電源線和信號線進行參數(shù)設(shè)置。設(shè)置 GND 和 VCC 線的線寬，再對其它線的線寬進行設(shè)置，并且要對焊孔和線的進行安全距離設(shè)置。一般 GND 和 VCC 的線寬比其它線要寬，這樣通電效果更好，線太細，很微小的一個斷開的地方人肉眼是很難看出來的，在對電路進行檢測的時候很難發(fā)現(xiàn)，給電路進行調(diào)試時帶來困難，而且通電信號不太好。設(shè)置 好線寬后，再設(shè)置焊孔的大小，如果焊孔設(shè)置的太小，在打孔的時候會把銅邊打沒，焊接就非常困難。設(shè)置好這些后，開始進行布線，布線時要注意不要走直線。因為本課題設(shè)計的線路比較多，如果采用單面布局就有很多的跳線，所以選擇了制作雙面板布局的方式。 （ 3） 轉(zhuǎn)印 PCB：把設(shè)計的 PCB 原理圖打印時，要注意本課題設(shè)計制作的是雙層板，在打印頂層電路圖時，要對頂層電路進行鏡像處理，這樣做是為了把頂層電路的所用焊孔與地層電路焊孔對應(yīng)，如果沒有對頂層電路進行鏡像處理，就不能使其對應(yīng)。把打印好的地層 PCB 圖轉(zhuǎn)印到銅板上，需要高溫轉(zhuǎn)印機進行轉(zhuǎn)印 。再根據(jù)制作雙面板的步驟，在一面已經(jīng)轉(zhuǎn)印好的電路板上，打幾個固定的孔 (至少三個點 )，再在頂層的 PCB 圖紙找到與電路板上對應(yīng)的孔，用鐵絲穿過 PCB 圖紙中對應(yīng)的孔，再穿過電路板上的孔。完成后，就固定 PCB 圖紙并把它放入高溫轉(zhuǎn)印機上轉(zhuǎn)印。 （ 4）腐蝕和打孔：完成后就開始腐蝕電路板，腐蝕后涂上松香，是為了防止氧化線路。腐蝕完后開始打孔，根據(jù)前面設(shè)置好的焊盤大小選用相應(yīng)的打孔針打孔，在打孔時要注意對準焊盤的中心，不然會把焊盤打沒，這樣會給焊接帶來困難。雙面板進行對孔的時候是有偏差的，所以在打孔的時候需要看焊孔是否有線 連接。如果一面有線連接另一面沒有線連接，就對有線連接的那一面進行打孔，這樣能為焊接帶來方便。如果只針對一面打孔，由于轉(zhuǎn)印雙層電路圖產(chǎn)生的誤差，在打孔時，把另一面需要焊接的焊盤打掉，焊接困難。打孔完后，再一次確定焊孔是否去不都打了沒，確定無誤后才可進行下一步驟。 （ 5）焊接元器件：本次硬件制作的是雙面板，首先必須把所有兩面需要焊接的焊孔。對照原理圖，用鐵絲把每個兩面需要焊接的焊孔用鐵絲接好，對其進行焊接，在焊接時為了確保每個焊空都是導(dǎo)通的，焊接完一個必須用萬用表對其進行測試。焊完后，再對照原理圖，把相應(yīng)的器件 插入相應(yīng)的位置，對器件進行焊接。要特別注意個個元器件的管腳的是否對應(yīng)，確定無誤后才能開始焊接。 硬件行驅(qū)動控制模塊設(shè)計實現(xiàn) 本課題設(shè)計用到了兩片 74HC138 芯片控制 16 行的選通，查找相關(guān)資料并分析了該芯片的管腳功能。根據(jù)本課題設(shè)計的要求把兩片 74HC138 芯片通過級聯(lián)的方式連接：把第一片 74HC138 芯片 5 腳和 6 腳分別接 GND 和 VCC；第二片 74HC138 芯片的 4 腳和 5 腳接 GND；兩片 74HC138 芯片的 4 腳和 6 腳聯(lián)起引出一根輸入腳 D，其它三根腳為 A、 B、 C， 組合成 416 譯碼器，如圖 所示。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 第 8 頁 共 41 頁 圖 416 譯碼器 當給兩片 74HC138 組合設(shè)計出的 416 譯碼器 的 A 至 D 腳二進制編碼輸入端輸入 0至 15 的二進制值，通過兩片 74HC138 組合設(shè)計出的 416 譯碼器 通過譯碼，就能對 LED顯示屏的十六行進行控制。如圖 所示，想要先讓 U21 進行譯碼，給 D 置 0 就可以對其進行譯碼控制。想要讓 U22 進行譯碼，給 D 置 1，就可以對其進行譯碼控制。結(jié)合 A、B、 C 三根二進制輸入端賦值，再結(jié)合設(shè)計的反相器電路，如圖 所示 。就可以完整的控制共陽點陣屏的十六行的掃描。 VCC Vin RL GND 圖 反相器電路圖 當給 B 極 Vin 輸入端一個高電平，由于三極管的 E 極接 VCC 是的三極管不能導(dǎo)通，當在 E 極和 B 極之間加上一個很大的上拉電阻，通過上拉電阻的作用把 B 極的高電平變?yōu)榈碗娖?，從而使得三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，使得接在 LED 顯示屏上的 C 極輸出低電平。反之，則輸出低電平。 本課題設(shè)計使用的點陣顯示屏是共陽的接法，所以還需要設(shè)計一款反相器電路（如圖 所示 ）對譯碼器輸出的數(shù)據(jù)進行取反。通過反相器電路與 74HC138 芯片的結(jié)合才能使得顯示屏顯示并對其行進一行一行的控制， 表 為兩片 74HC138 芯片結(jié)合反相器電路輸出的真值表。 RL 接的是 LED 的引腳 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 第 9 頁 共 41 頁 表 兩片 74HC138 芯片結(jié)合反相器輸出的 真值表 硬件列驅(qū)動控制模塊設(shè)計實現(xiàn) 本課題設(shè)計使用四片 74HC595 芯片并行輸出 32 位數(shù)據(jù)用于控制 16 列紅燈和 16 列綠燈的亮滅，通過查找相關(guān)資料對該芯片的管腳功能進行分析。根據(jù)本課題設(shè)計的設(shè)計要 求把四片 74HC595 芯片通過級聯(lián)的方式連接：四片 74HC595 芯片的 11 腳聯(lián)在起引出一根移位時鐘輸入腳 SCK；四片 74HC595 芯片的 12 腳聯(lián)在起引出一根存儲器鐘輸入腳RCK；第一片芯片的 9 腳和第二片的 14 腳相連，第二片芯片的 9 腳和第三片的 14 腳，第三片芯片的 9 腳和第四片的 14 腳相連。相連組合成對 32 位數(shù)據(jù)的移位寄存器，接法如圖 所示。 A B C D Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 第 10 頁 共 41 頁 圖 32 位數(shù)據(jù)的移位寄存器 當給 14 腳輸入 32 位串行數(shù)據(jù)后，給以為控制信號 SCK 輸入一個高電平，通過調(diào)用延時程序， 32 位數(shù)據(jù)通過移位控制信號，分別移入四片 74HC595 芯片中。數(shù)據(jù)移完后，給寄存控制信號 RCK 一個高電平把 32 位數(shù)據(jù)進行鎖存，通過 13 腳使能控制信號端接 GND 就 把數(shù)據(jù)并行輸出。 點陣屏模塊設(shè)計實現(xiàn) 隨著科技的進步和迅速發(fā)展，使得半導(dǎo)體材料的制造技術(shù)和對半導(dǎo)體材料加工技術(shù)的不斷成熟和完善，從而在制造各種不同的半導(dǎo)體材料越來越容易，使得 LED 顯示屏的種類很多，從型號到種類再到像素的大小。目前，在市場上見到的 LED 點陣屏有單基色和雙基色、三基色。顯示屏用紅、綠、藍作為制作顯示屏顏色的基礎(chǔ)，在軟件的控制下，使用一種特定的控制方式可以使雙基色顯示屏和 三基色顯示屏顯示出很多種不同的顏色。三基色顯示屏可顯示由黑到白的可見光，色彩飛非常豐富。由于 LED 點陣屏有多種規(guī)格，可以根據(jù)自己的需要選擇，這樣為制作多大型的顯示屏帶來了方便。根據(jù)組成 LED 顯示屏顏色的數(shù)目可分為單色、雙色、三色，根據(jù)顏色的不同可以選擇制作單色顯示屏還是彩色顯示屏。如果想顯示一種顏色的字，可以選用單色點陣屏制作顯示屏；如果顯示多種顏色文字額圖片，可以雙色和三色矩陣塊制作的顯示屏。單色有很多種顏色，如紅、綠、黃，藍色等單色。雙色和三色顯示屏顯示內(nèi)容的顏色可以根據(jù)不同顏色的發(fā)光二極體組合，如紅和 綠組合可顯示黃色或橙色，這是根據(jù)自己設(shè)計的軟件而定的。目前使用較多的軟件控制方式為脈沖寬度控制法，是控制脈沖的占空大小的方式控制二極體的點亮的時間，從而實現(xiàn)實現(xiàn)彩色顯示，圖 為單色 LED 矩