基于51單片機(jī)的led點(diǎn)陣屏的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-文庫(kù)吧資料
2025-07-04 00:22本頁(yè)面
【正文】 完全屏蔽掉外界的干擾，只有單片機(jī)發(fā)出的正確的信號(hào)才被它選擇通過，一般的電路干擾，電磁干擾不會(huì)對(duì)顯示屏造成亂碼。所以每個(gè)LED點(diǎn)陣屏都留有輸出端。74LS244是一個(gè)常用的八緩沖器，它的管腳圖以及控制表如（）所示： 圖 74LS244的外部管腳圖及門控制端的真值表 LED點(diǎn)陣屏的輸入輸出端口 對(duì)于整個(gè)LED點(diǎn)陣屏，從單片機(jī)的I/O口輸入時(shí)，是先接入到74HC244的，為的是讓數(shù)據(jù)起到緩沖的作用。它的原理圖如下（）所示： TIP127的內(nèi)部原理圖 位數(shù)據(jù)緩沖器74LS244 我們?yōu)榱烁綦x外界的干擾信號(hào)，使用了74LS244八位數(shù)據(jù)緩沖器。 大電流達(dá)林頓管TIP127 TIP127是一種大功率的PNP型達(dá)林頓管，其主要目的在于LED的列驅(qū)動(dòng)電路做擴(kuò)流作用。其硬件電路如（）所示： 74LS138譯碼擴(kuò)流電路 3—8線譯碼器74LS138 我們前面的列驅(qū)動(dòng)電路里面只是用了單片機(jī)的串口跟P3口，還剩下P0口以及P1口可以直接接到8個(gè)LED的行選端，但是為了整個(gè)大屏幕方便以后擴(kuò)展控制，以及防止直接驅(qū)動(dòng)損壞單片機(jī)以及隔離外界干擾信號(hào)，所以使用了74LS138這個(gè)3—8譯碼器作為行選通的芯片。 行驅(qū)動(dòng)電路 本設(shè)計(jì)采用的是行驅(qū)動(dòng)電路，主要是將輸入的信號(hào)通過3/8譯碼器譯碼后，再通過TIP127擴(kuò)流以驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)亮，然后再進(jìn)行行掃描來達(dá)到動(dòng)態(tài)顯示的目的。但因QH受輸出鎖存器輸入控制，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(jí)聯(lián)輸出。由于SCK和RCK兩個(gè)信號(hào)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(hào)，只有當(dāng)其為低時(shí)鎖存器的輸出才開放，否則輸出端為高阻狀態(tài)。移位后的各位信號(hào)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外形及內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)74HC595的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如（）所示。設(shè)計(jì)好的列驅(qū)動(dòng)電路的部分如下（）所示： 列驅(qū)動(dòng)部分電路圖 串入并出移位寄存器74HC595 列驅(qū)動(dòng)電路由集成電路74HC595構(gòu)成。但是在現(xiàn)實(shí)大屏幕顯示應(yīng)用中，一般要擴(kuò)展ROM，比如24C08（8K的E2PROM），因?yàn)榇罅康臄?shù)據(jù)是有電腦傳送過來的，每個(gè)單片機(jī)只是負(fù)責(zé)自己控制的一行字符，這些數(shù)據(jù)是要隨時(shí)更新的，采用ROM可以隨時(shí)更新內(nèi)容，而且一般的顯示程序優(yōu)化以后的代碼4K也夠用了。我們暫時(shí)只是顯示幾十個(gè)漢字研究原理，所以僅僅用內(nèi)部存儲(chǔ)器就足夠了，所以把31腳接高電位，就僅僅使用內(nèi)部的4K程序存儲(chǔ)空間。F，具體電路如（）所示： 通電瞬間復(fù)位電路 程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器設(shè)定 因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器[6]只有128 Byte，非常有限，運(yùn)行大一點(diǎn)的程序就顯得捉襟見肘，而且程序存儲(chǔ)器空間也只有4K，大一點(diǎn)的程序就存儲(chǔ)不下，尤其是在存儲(chǔ)漢字點(diǎn)陣信息的時(shí)候，每個(gè)漢字32Byte，程序也只有不到1KB的容量了。S，因此，在第9腳上連接一個(gè)2μS的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作。 復(fù)位電路 89C51的復(fù)位引腳（RESET）是第9腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過2個(gè)機(jī)器周期，即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作。 我們使用的是AT89C51的最小系統(tǒng)電路，包括：電源、時(shí)鐘脈沖、復(fù)位電路和程序存儲(chǔ)器設(shè)定電路，暫時(shí)只是顯示很少的幾十個(gè)漢字，不用外擴(kuò)存儲(chǔ)器。此單片機(jī)與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)[9]完全兼容，由4K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器，128*8字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)可編程I/O口線，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和6個(gè)中斷源。而且一個(gè)模塊控制幾個(gè)至幾十個(gè)32*64的點(diǎn)陣模塊。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件電路[4]大致上可以分成單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路、列驅(qū)動(dòng)電路和行驅(qū)動(dòng)電路以及LED點(diǎn)陣陣列三大部分。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)輸人并行鎖存器進(jìn)行顯示時(shí)，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會(huì)影響本行的顯示。所以列數(shù)據(jù)的顯示驅(qū)動(dòng)電路就需要具有鎖存功能。解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間矛盾問題，可以采用準(zhǔn)備數(shù)據(jù)鎖存的方法。這樣，對(duì)于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸和列數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)部分。將行數(shù)據(jù)一位一位傳往行驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟(jì)的。采用并行方式時(shí)，32*64的LED點(diǎn)陣有8列8*8的點(diǎn)陣，需要8*8=64個(gè)列數(shù)據(jù)輸入口，而一個(gè)89S51只有32個(gè)I/O接口，還要同時(shí)驅(qū)動(dòng)行數(shù)據(jù)，根本不夠用，并且從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多，由此可以得出，當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，并行傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉?。顯示時(shí)只要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。 數(shù)據(jù)傳送的方法論證 方案一:采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器。具體就32*64的點(diǎn)陣來說，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起，再去驅(qū)動(dòng)這一列LED （共陽(yáng)接法），每一列先送出對(duì)應(yīng)第1行發(fā)光管對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)并鎖存，再選通第1行使其點(diǎn)亮一定的時(shí)間，然后熄滅；再送出第2行的數(shù)據(jù)并鎖存，再選通第2行使其點(diǎn)亮相同的時(shí)間，然后熄滅……第8行之后，又重新點(diǎn)亮第1行，反復(fù)輪回。 方案二：而這里我們采用的是另外的一種叫做動(dòng)態(tài)掃描[10]的方法。這個(gè)數(shù)字仍然很龐大，而且成本很昂貴，而我們僅僅是32*64的8個(gè)漢字點(diǎn)陣，但在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個(gè)很龐大的數(shù)字。但從實(shí)際考慮可以知道，32*64的點(diǎn)陣共有2048個(gè)發(fā)光二極管，如果采用這種方法，顯然單片機(jī)沒有這么多端口。這就簡(jiǎn)單的描敘了一下的點(diǎn)亮LED的掃描原理。 送顯示代碼過程如下所示： 送第一列線代碼到P3端口，同時(shí)置第一行線為“0”，其它行線為“1”，延時(shí)2ms左右； 送第二列線代碼到P3端口，同時(shí)置第二行線為“0”，其它行線為“1”，延時(shí)2ms左右； 如此下去，直到送完最后一列代碼，又從頭開始送。當(dāng)掃描速度大于24Hz，由于掃描時(shí)間很快，人眼的視覺有暫留效應(yīng)[3]，就可以看到顯示的是完整的圖形或文字，這樣就達(dá)到了顯示的效果。 其硬件電路如（
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