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基于單片機(jī)控制的led點(diǎn)陣顯示屏-資料下載頁(yè)

2024-11-07 21:33本頁(yè)面

【導(dǎo)讀】2020屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)?;趩纹瑱C(jī)控制的LED點(diǎn)陣顯示屏。院(系)名稱物理與電子信息學(xué)院。專業(yè)名稱電子信息科學(xué)與技術(shù)。指導(dǎo)教師何大壯教授

  

【正文】 進(jìn)行 8 次,就可以把數(shù)組中每一個(gè)數(shù)( 8 位的數(shù))送到移位寄存器;然后當(dāng) spi_stcp 上升沿到來(lái)時(shí),移位寄存器的值將會(huì)被鎖存到鎖存器里,并從 Q1~7 引腳輸出 (2).列驅(qū)動(dòng)電路 單片機(jī) P2 口低 4 位輸出的列線經(jīng)兩個(gè)級(jí)聯(lián)的 74HC138 譯碼后,生成 16 條列選通信號(hào)線,再通過(guò)驅(qū)動(dòng)器對(duì)應(yīng)的行線。一條線上要帶動(dòng) 16 列的 LED 進(jìn)行顯示,洛陽(yáng)師范學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 21 按每一列 LED 器件 20mA 電流計(jì)算, 16 個(gè) LED 同時(shí)發(fā)光時(shí),需要 320mA 的電流選用三極 管 8550 作為驅(qū)動(dòng)管可滿足要求。 圖 315 列驅(qū)動(dòng)電路原理圖 R 151 00Q 15P N PQ 16P N PR11 00R21 00Q1P N PQ2P N P2P 1 5P 1 6P1L 2L 1 5L 1 6L1PR 161 00洛陽(yáng)師范學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 22 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 顯示原理 點(diǎn)陣的顯示是通過(guò)發(fā)光二極管的亮滅來(lái)表現(xiàn)的,下面通過(guò) LED 數(shù)碼管的顯示來(lái)引入 LED 點(diǎn)陣的顯示。 LED 的顯示原理 數(shù)碼管是由 8 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示器件,如圖 4—1( a)為發(fā)光亮段,可顯示 0~ 9 十個(gè)數(shù)字。在數(shù)碼管中,若將二極管的陽(yáng)極連接在一起,稱為共陽(yáng)極數(shù)碼管;若將二極管的陰極連接在一起,稱為共陰極數(shù)碼管如圖 4—1( b) .當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí),它就會(huì)發(fā)光。每個(gè)二極管就是一筆畫(huà),若干個(gè) 二極管發(fā)光時(shí),就構(gòu)成了一個(gè)顯示字符。 + 5V (a) 數(shù)碼管段碼顯示 (b) 發(fā)光二極管的共陰極、共陽(yáng)極接法 圖 41(a)數(shù)碼管段碼顯示 (b)發(fā)光二極管的共陰極、共陽(yáng)極接法 將單片機(jī)的 I/O 口與數(shù)碼管的 a—g 及 h 相連,高電平的位對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮,這樣,由 I/O 口輸出不同的大媽,就可以控制數(shù)碼管的顯示不同的字符。例如:當(dāng) I/O 口輸出的代碼為 0011 1111 時(shí),數(shù)碼管顯示的字符為 0。這樣形成的顯示字符的代碼稱為 顯示代碼或段選碼。表 42 為十六進(jìn)制數(shù)字的顯示代碼。 數(shù)碼管顯示器有兩種工作方式,即靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。 在靜態(tài)顯示方式下,每位數(shù)碼管的 a—g和 h端與一個(gè) 8 位的 I/O 口相連。要在某一位數(shù)碼管上顯示字符,只要從對(duì)應(yīng)的 I/O 口輸出并鎖存其顯示代碼即可。其特點(diǎn)為:數(shù)碼管中的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通和截止,直到顯示字符改變?yōu)橹埂? 動(dòng)態(tài)顯示方式的每位數(shù)碼管都需要一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器,因此,其硬件電路較為復(fù)雜。但它的顯示程序非常簡(jiǎn)單。 在動(dòng)態(tài)顯示方式中,各位數(shù)碼管的 ag和 h端并連在一起,與單片機(jī)系統(tǒng)的一個(gè) I/O 口相連, 從該 I/O 口輸出顯示代碼。每只數(shù)碼管的共陽(yáng)級(jí)或共陰極與另一 I/O口相連,控制被電亮的位。動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn):每一時(shí)刻只能有一位數(shù)碼管被點(diǎn)亮,各位依次被點(diǎn)亮;對(duì)于每一位來(lái)說(shuō),每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。為了每位數(shù)碼管能+5V abcd efg洛陽(yáng)師范學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 23 充分被點(diǎn)亮,二極管應(yīng)持續(xù)發(fā)光一段時(shí)間,利用發(fā)光二極管的余輝和人眼的駐留效應(yīng),通過(guò)調(diào)整每位數(shù)碼管被點(diǎn)亮的時(shí)間,可觀察到穩(wěn)定的顯示輸出。 表 42 十六進(jìn)制數(shù)字的顯示代碼 十六進(jìn)制數(shù) h g f e d c b a 顯示代碼 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 71H 點(diǎn)陣的顯示原理 在 UCDOS 中文宋體字庫(kù)中,每一個(gè)字由 16 行 16 列的點(diǎn)陣組 成顯示。如果用 8 位我們以 UCDOS 中文宋體字庫(kù)為例,每一個(gè)字由 16 行 16 列的點(diǎn)陣組成顯示。即國(guó)標(biāo)漢字庫(kù)中的每一個(gè)字均由 256 點(diǎn)陣來(lái)表示。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素,而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上這個(gè)漢字屏不僅可以顯示漢字, 也可以顯示在 256 像素范圍內(nèi)的任何圖形。我們以顯示漢的 89S51 單片機(jī)控制, 由于單片機(jī)的總線為 8 位一個(gè)字需要拆分為 2 個(gè)部分。一般我們把它拆分為上部和下部,上部由 8*16 點(diǎn)陣組成, 下部也由 8*16 點(diǎn)陣組成。 在本例中單片機(jī)首先顯示的是左上角的第一列的上半部分,即第列的 1H—8H ,顯示漢字“大 ”時(shí), p05 點(diǎn)亮 ,由上往下排列,為 1H 滅 ,2H 滅, 3H滅, 4H 滅, 5H亮, 6H 滅,7H 滅。即二進(jìn)制 00000100 轉(zhuǎn)換為 16 進(jìn)制為 04h.。 上半部第一列完成后,繼續(xù)掃描下半部的第一列,為了接線的方便,我們?nèi)栽O(shè)計(jì)成由上往下掃描,即從 9H 向16H 掃描,從上圖可以 列,仍為 p05 點(diǎn)亮,為 00000100,即 16 進(jìn)制 04h. 這一 洛陽(yáng)師范學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 24 列完成后繼續(xù)進(jìn)行下半部分的掃描, p21 點(diǎn)亮,為二進(jìn)制 00000010,即 16 進(jìn)制 02h. 依照這個(gè)方法,繼續(xù)進(jìn)行下面的掃描,一共掃描 32 個(gè) 8 位 ,可以得出漢 字 “大 ”,它的掃描代碼為: 圖 43 顯示模型圖 04H,00H,04H,02H,04H,02H,04H,04H 04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H 05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H 04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H 由這個(gè)原理可以看出, 無(wú)論顯示何種字體或圖像, 都可以用這個(gè)方法來(lái)分析出它的掃描代碼從而顯示在屏幕上。 設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)是一個(gè)用 LED 點(diǎn)陣顯示 16*16 點(diǎn)陣漢字, 顯示屏長(zhǎng)為六個(gè)漢字、高為一個(gè)漢字??偣诧@示 “河南機(jī)電高專 ”六位漢字從右到左滾動(dòng)顯示。設(shè)計(jì)思路,實(shí)現(xiàn)六個(gè)漢字從右到左滾動(dòng)顯示這一動(dòng)作而且給人以連續(xù)顯示不閃爍的感覺(jué),就必須要求每幀的頻率大于 25HZ。由于屏幕較大,所以我們就必須放棄直觀簡(jiǎn)單的靜態(tài)掃描,而使用動(dòng)態(tài)掃描。將點(diǎn)陣顯示屏逐列顯示,由于人眼惰性,在很短的的時(shí)間下從左到右將點(diǎn)陣逐列點(diǎn)亮,就會(huì)使人感覺(jué)一整屏在顯示。我們采用的是 8*8的 LED 點(diǎn)陣, 8 個(gè)共陽(yáng)極 COM 端( A1~ A8),每一個(gè)公共端都對(duì)應(yīng)一列的 LED共 8 只。本設(shè)計(jì)的屏幕需要 4 塊的 LED 點(diǎn)陣,即 16 行 *16 列。顯示信號(hào)從行輸入,低電平有效,分別用單片機(jī)的 P1 口輸出譯碼為 16 行。列我們用移位寄存器74HC595 作為列掃描和驅(qū)動(dòng)。該芯片主要功能能將串行數(shù)據(jù)移位后 8 位并行輸出。移位時(shí)鐘脈沖 SHcp 控制串行 DS 移位輸入。此時(shí)的輸入的數(shù)據(jù)被放在芯片內(nèi)的寄存器里。 STcp 寄存器輸出到端口鎖存器。當(dāng)我們把一個(gè)脈沖從 DS 輸入,把 SHcp洛陽(yáng)師范學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 25 和 STcp 接在一起每移位一個(gè)脈沖都從寄存器輸出到并行端口,實(shí)現(xiàn)掃描。移位脈沖由程序控制它和該列的信號(hào)同步一一對(duì)應(yīng), DS 脈沖的寬度比移位小于或等于移位脈沖的寬度,周期為 16 個(gè)移位脈沖的周 期,即一幀的時(shí)間。滾動(dòng)顯示由于每幀的畫(huà)面都在向左移動(dòng)變化,把每幀的圖片連續(xù)起來(lái)就成了一滾動(dòng)的效果。 點(diǎn)陣字庫(kù)字模的提取 如果通過(guò)描點(diǎn)來(lái)造字的話,任務(wù)量太大。現(xiàn)在有很多現(xiàn)成的漢字字模生成軟件, 可以很容易的提取漢字的字模,我們就不必自己去畫(huà)表格算代碼了。軟件打開(kāi)后輸入漢字,點(diǎn) “生成字模 ”,十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動(dòng)生成,但是我們要根據(jù)自己硬件的連接方式來(lái)在選項(xiàng)中選擇取碼方式為從上到下或從下到上的方式,然后把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到我們的程序中即可。我們把行列總線接在單片機(jī)的 I0 口,然后把上面分析到 的掃描代碼送入總線,就可以得到顯示的漢字了。通過(guò)軟件提取了 “河南機(jī)電高等學(xué)校 ”這八個(gè)字的字模,為后面的單片機(jī)編程打下基礎(chǔ)。提取此軟件是我們完成本設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的輔助軟件,它能夠很容易的將我們需要的漢字翻譯成 16*16 的漢字字模。提取圖樣如圖 44 字庫(kù)字模提取樣圖。 顯示驅(qū)動(dòng)程序 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。為了消除在換行時(shí)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,等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存,然后再輸入新的行號(hào) ,重新打開(kāi)顯示。圖 45 為顯示驅(qū)動(dòng)程序 (顯示屏掃描函數(shù) )流程圖。 圖 44 字庫(kù)字模提取樣圖 洛陽(yáng)師范學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 26 主程序流程圖 系統(tǒng)主程序開(kāi)始以后,首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化,包括設(shè)置串口、定時(shí)器、中斷和端口;然后以 “從右向左 ”卷簾顯示河南機(jī)電高專學(xué)校,停留約 10s;接著 “從左向右 ”滾動(dòng)顯示這八個(gè)字,停留約 10s;再分別 “從上到下 ”、 “從下到上 ”滾動(dòng)顯示這八個(gè)字,由于單片機(jī)沒(méi)有停機(jī)指令,所以可以設(shè)置系統(tǒng)程度不斷的執(zhí)行上述顯示效果。圖 46 是系統(tǒng)主程序的流程圖。 圖 45 為顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖 圖 46 是系統(tǒng)主程序的流程圖 。 調(diào)試及能分析 LED 顯示屏硬件電路只要器件質(zhì)量可靠,引腳焊接正確,一般無(wú)需調(diào)試即可正常工作。軟件部分需要調(diào)試的主要有顯示屏刷新頻率及顯示效果兩部分。顯示刷新頻率由定時(shí)器 T0 的溢出率和單片機(jī)的晶振頻率決定, 表 47 給出了實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí)采用的頻率及其對(duì)應(yīng)的定時(shí)器 T0 初值 。 表 47 顯示屏刷新頻率與 T0 初值關(guān)系表 從理論上講, 24HZ以上的刷新頻率就能看到連續(xù)穩(wěn)定的顯示,刷新率越高,顯示越穩(wěn)定,同時(shí)刷新頻率越高,顯示驅(qū)動(dòng)程序占用的 CPU時(shí)間也越多。實(shí)驗(yàn)證刷新率/HZ 25 50 75 85 100 120 T0 初值 0Xec78 0XF63c 0Xf830 0xf97e 0xfa42 0xfb1e 0xfbee 進(jìn)入中斷 定時(shí)器賦初值 讀取行號(hào)并加 1 送新行顯示數(shù)據(jù) 消隱 切換顯示數(shù)據(jù) 送新行號(hào)、打開(kāi)顯示 退出中斷 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 從左向右顯示效果 從右向左顯示效果 從上到下顯示效果 從下到顯示效果 洛陽(yáng)師范學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 27 明,在目測(cè)條件下,刷新率達(dá)到 85HZ以上時(shí)再增加畫(huà)面閃爍將沒(méi)有明顯改善。這個(gè)方案設(shè)計(jì)的 16*16 點(diǎn)陣 LED 顯示屏,電路簡(jiǎn)單,成本較低,且容易擴(kuò)展成更大的顯示屏;顯示屏個(gè)點(diǎn)亮度均勻、充足;顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰無(wú)串?dāng)_;可用靜止、移入移出等多種方式顯示圖形或文字。 洛陽(yáng)師范學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 28 第 5 章 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我覺(jué)得 自己學(xué)到了不少東西。歸納起來(lái),主要有以下幾點(diǎn) 大學(xué)三年多的時(shí)間都是在學(xué)習(xí)通信理論基礎(chǔ)知識(shí),并未真正地去應(yīng)用和實(shí)踐。雖然平時(shí)已經(jīng)掌握了一定的基礎(chǔ),動(dòng)手能力也還可以。但是經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我接觸到了更多平時(shí)沒(méi)有接觸到的儀器設(shè)備、元器件以及相關(guān)的使用調(diào)試經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處。我還體會(huì)到了所學(xué)理論知識(shí)的重要性:知識(shí)掌握得越多,設(shè)計(jì)得就更全面、更順利、更好。 了解進(jìn)行一項(xiàng)相對(duì)比較大型的科技設(shè)計(jì)所必不可少的幾個(gè)階段。畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠從理論設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)知識(shí)與培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)
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