【正文】 電子設(shè)計競賽實(shí)訓(xùn)教程 [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [2]繆思恩 .LED 大屏幕顯示電路設(shè)計 [J]。感謝學(xué)校給我提供了一個展現(xiàn)自己的舞臺，給我一次難得鍛煉的機(jī)會，使得我的動手能力和專業(yè)技能都有了很大的提高。畢業(yè)設(shè)計的成功特別是離不開老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷，也離不開在學(xué)習(xí)工作中不斷給予我鼓勵和幫助的同學(xué)?；乜催^去，還真是懷念那段時光。更重要的是 我 體會 到不論做什么事都要真真正正用心去做，才會使 自己更 好 的成長，沒有學(xué)習(xí)就不可能有實(shí)踐的能力，實(shí)踐才是最終的目 的， 沒有實(shí)踐就不會有自己的突破 和創(chuàng)新 ，希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后的 工作和 生活中不斷成長與進(jìn)步。每一次改進(jìn)我都收獲良多，雖然我的設(shè)計作品不是很成熟，而且借鑒了前人的很多資料，但我仍然心里有一種莫大的幸福感，因?yàn)槲覍?shí)實(shí)在在地走過了一個完整的設(shè)計所應(yīng)該走的每一個過程，并且享受了每一個過程，更重要的是這個設(shè)計中我加入了自己鮮活的思想。 經(jīng)過了幾周的努力學(xué)習(xí)和工作 ， 我終于完成了論文。 LED點(diǎn)陣的應(yīng)用很廣，對于不同的應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求，可以有各種各樣的應(yīng)用方式 ，在這里就不做詳盡敘述。 根據(jù)實(shí)踐證明， 這個方案設(shè)計的 1632 點(diǎn)陣 LED 圖文顯示屏， 結(jié)構(gòu)合理 ，成本較低，且較容易擴(kuò)展成更大的顯示屏；顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足；顯示圖形或文字穩(wěn)定、清 晰無串?dāng)_；可用靜止、移入移出等多種顯示方式顯示圖形或文字。實(shí)驗(yàn)證明，在目測條件下刷新率 40Hz 以下的畫面看起來閃爍較嚴(yán)重，刷新率 50Hz 以上的已基本覺察不出畫面閃爍，刷新率達(dá)到 85Hz 以上時再增加畫面閃爍沒有明顯改善。顯示屏刷新率由定時器 T0 的溢出率和單片機(jī)的晶振頻率決定，表 41 給出了顯示屏采用的頻率及其對應(yīng)的定時器 T0 初值。 4． 2 性能分析 系統(tǒng)通過調(diào)試組裝后一般即可正常工作。剛剛開始，編寫不會一次性通過，經(jīng)過仔細(xì)分析修改最后編譯成功。當(dāng)然，在設(shè)計的過程中也存在著失誤和不足。 系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試 主要分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試： 硬件調(diào)試：在焊接電路板的時候，應(yīng)該從最基本的最小系統(tǒng)開始，分模塊，逐個進(jìn)行焊接測試。調(diào)試可分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。但編制好的程序或焊接好的線路不能按預(yù)計的那樣正常工作是常見的事，多少會出現(xiàn)一些硬件、軟件上的錯誤。 第四章 調(diào)試及性能分析 一個單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過總體設(shè)計，完成了硬件和軟件設(shè)計開發(fā)。顯示程序給出了各控制信號和顯示數(shù)據(jù)，其作用及相互配合關(guān)系均已在硬件部分作過介紹，相應(yīng)的程序部分在清單的注釋區(qū)內(nèi)分別進(jìn)行了說明 ，在此不再一一詳述。 然后顯示驅(qū)動程序查詢當(dāng)前燃亮的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。 機(jī)周時間與 主振頻率有關(guān)，機(jī)器周期是時鐘周期的 12 倍，因此，機(jī)周時間 =12/ fosc。 T0 初值 =2 N － 機(jī)周時間定時時間 其中 N 與工作方式有關(guān)，本設(shè)計定時 /計數(shù)器工作于方式 1，如圖 33 所示，方式 1 構(gòu)成一個 16 位定時計數(shù)器，即 N=16。根據(jù)流程圖可以編寫出相應(yīng)的顯示程序。這樣可方便程序調(diào)用，程序整 體層次清晰，結(jié)構(gòu)一目了然，方便 開 始 系統(tǒng)初始化 顯示時間溫度 “左滾屏”顯示效果循環(huán) 圖 31 系統(tǒng)主程序的總體結(jié)構(gòu) KEY4 個按鍵 K1 切換 K2 調(diào)整 K3 加 K4 減 顯示數(shù)據(jù) 顯示 退出中斷 圖 32 顯 示驅(qū)動程序流程圖 閱讀。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，可將程序劃分為幾個功能化模塊：串行口中斷服務(wù)程序、 多字滾動顯示子程序、單字顯示子程序、掃描程序 。 選擇，調(diào)試，加，減；有時間，鬧鐘設(shè)置，溫度，文字顯示 4 種選擇；時間調(diào)整（加，減），文字走動（快，慢）。 系 統(tǒng)的主程序開始以后，首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口、定時器、中斷和端口；然后 LED 顯示屏進(jìn)入開機(jī)狀態(tài)，轉(zhuǎn)入正常的顯示。 從有利于實(shí)現(xiàn)語言的直觀，易于記憶和檢查，可讀性較好和使語言程序占用較少的單片機(jī)存儲空間，實(shí)時處理系統(tǒng)可以快速的執(zhí)行指令的角度考慮，本設(shè)計中顯示屏程序采用匯編語言編寫。顯示驅(qū)動程序由定時器 T0 中斷程序?qū)崿F(xiàn)。根據(jù)軟件分層次設(shè)計的原理，可把顯示屏的軟件系統(tǒng)分成兩 大層：第一層是底層的顯示驅(qū)動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。 在進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計時，曾經(jīng)規(guī)劃過軟件結(jié)構(gòu)，但由于硬件系統(tǒng)尚未仔細(xì)確定，軟件結(jié)構(gòu)框圖十分粗糙，當(dāng)硬件設(shè)計接口擴(kuò)展及各功能模塊與 CPU 連接關(guān)系確定后，就能夠具體明確對軟件設(shè)計的要求。軟件的設(shè)計 是設(shè)計控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。系統(tǒng)綜合電路原理圖見附錄一。這樣行線上只管一行一行的輪流導(dǎo)通，列線上進(jìn)行通斷控制，實(shí)現(xiàn)了行掃描列控制的驅(qū)動方式。當(dāng)對應(yīng)的某一列置 0 電平，則相應(yīng)的二極管就亮；反之則不亮。應(yīng)用時還應(yīng)在各條行線或列線上接圖 29 8 8點(diǎn)陣 LED 等效電路圖 圖 210 88 點(diǎn)陣 LED 結(jié)構(gòu)圖 圖 28 8 8點(diǎn)陣 LED 結(jié)構(gòu)圖 上限流電阻。 當(dāng)采用按行掃 描按列控制的驅(qū)動方式時，LED 顯示屏 8 行的同名列共用一套列驅(qū)動器。 88 點(diǎn)陣 LED 結(jié)構(gòu)如圖 28 所示，其等效電路如圖 29 所示： 圖 27 行驅(qū)動電路原理 從圖中（本圖的 LED 陣列采用共陽的接法）可以看出， 88 點(diǎn)陣共需要 64 個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上。本文就是 使用 4 塊 SBM1388 型號的 實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成 1616 點(diǎn)陣，以滿足漢字顯示的要求 。在掃描驅(qū)動方式下可以按行掃描按列控制，當(dāng)然也可以按列掃描按行控制。 由于行驅(qū)動電路一條行線上要帶動 16 列的 LED 進(jìn)行顯示，按每一 LED 器件20mA 電流計算， 16 個 LED 同時發(fā)光時，就需要 1620=320mA 的驅(qū)動電流，選用三極管 8550 作為驅(qū)動管可以在邏輯功能和驅(qū)動能力上符合 LED 的驅(qū)動要求。 行選通按順序從 0Y ～ 15Y ， 全部各行都 選通 一 遍 之后 又重新開始，這就是行驅(qū)動電路的逐行掃描過程。行驅(qū)動電 路原理如 圖 27 所示： 表 2． 2 74HC154 譯碼器的真值表 行選通信號從 74HC154 的 0Y ～ 15Y 端輸出，某一端 輸出低電平即為有效，而其它端輸出均為高電平的信號無效。行選通信號來源于單 片機(jī)按照時序要求所給出的二進(jìn) 制信號，每次更新行號（開始掃描 新的一行）時，由單片機(jī)輸出 4 位 二進(jìn)制行號，行號經(jīng)4/16 線譯碼器 譯碼后，生成 16 條行選通信號 線，再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動對應(yīng)的行 線。74HC154 譯碼器的真值表如表 所示： 圖 26 74HC154 管腳圖 R10R16R8R15R13R6R17R18R9R12R5 R7R3200ΩR4R14R11Q8Q10Q9Q6Q14Q5Q11Q12Q7Q130 OUT11 OUT22 OUT33 OUT44 OUT55 OUT66 OUT77 OUT88 OUT99 OUT1010 OUT1111 OUT1312 OUT1413 OUT1514 OUT1615 OUT17G118G219D20C21B22A23U2 74HC154Q4Q3Q2Q18550Q15Q16VCCP1.0P1.1P1.2P1.3P1.7200Ω16個855016個GNDLED0LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED9 LED10 LED11 LED12 LED13 LED14 LED15 從真值表可知，每組 4 個變量輸入，在 16 個輸出中只有一個引腳為 “0”（且正好與輸入代碼是一一對應(yīng)），其余 15 個全為 “1”，這種譯碼輸出稱為低電平有效； 四線 — 十六線譯碼器 邏輯形式為： 01230 AAAAY ? ， 01231 AAAAY ? ， 01232 AAAAY ? ， 01233 AAAAY ? ， 01234 AAAAY ? ，01235 AAAAY ? ， 01236 AAAAY ? ， 01237 AAAAY ? ， 01238 AAAAY ? ， 01239 AAAAY ? ，012310 AAAAY ? ， 012311 AAAAY ? ， 012312 AAAAY ? ， 012313 AAAAY ? ， 012314 AAAAY ? ，012315 AAAAY ? 。否則，譯碼器被禁止。 其功能是將給定的輸入碼組進(jìn)圖 25 74HC595 的管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯圖 圖 25 74HC595 的管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯圖 圖 26 移位寄存和輸出鎖存的時序波形圖 行 “翻譯”， 變換成對應(yīng)的輸入信號，對每一種可能的輸入組合， 使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號輸出 ,一個且僅一個輸出信號為有效電位。但因 QH受輸出鎖存器打入控制，所以還從輸出鎖存器前引出了 QH’，作為與移位寄存器完全同步的級聯(lián)輸出。由于 SCK 和 RCK 兩個信號是互相獨(dú)立的，所以能夠 做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。引腳 G 是輸出三態(tài)門的開放信號，只有當(dāng)其為低時鎖存器的輸出才開放，否則為高阻態(tài)。移位后的各位信號出現(xiàn)在各移位寄存器的輸出端，也就是輸出鎖存器的輸入端。引腳 SI 是串行數(shù)據(jù)的輸入端。 74HC595 的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 25 所示。 P0 和 P2 口空著，在有必要的時候可以擴(kuò)展系統(tǒng)的 ROM 和 RAM。兩種數(shù)據(jù)的輸出在時間上是錯 開的。移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收均以 8 位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，無論輸入 /輸出，均低位在前高位在后。電容 C C5 是晶振的負(fù)載電容，主要起頻率微調(diào)和穩(wěn)定