【正文】 .................................................................................................... 20 致謝 .......................................................................................................................................... 21 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 22 附錄 1 ....................................................................................................................................... 23 附錄 2 ....................................................................................................................................... 24 1 引言 廣告屏的現(xiàn)狀 隨著社會(huì)文化的不斷發(fā)展，人們的消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不斷改變，戶外燈箱廣告更是扮演著越來(lái)越重要的 宣傳 角色，不論是汽車站，火車站，股市交易市場(chǎng)，還是學(xué)校都離不開它，然而傳統(tǒng)的霓虹燈廣告牌不論是在顯示效果 、耗電量 還是可修改性上都無(wú)法滿足當(dāng)前社會(huì)的需 求 ， 傳統(tǒng)的霓虹燈廣告亟待改進(jìn)。另外， SMT技術(shù)的 飛速發(fā)展， 開關(guān)電源的大規(guī)模使用， 使其無(wú)論在體積上還是在可靠性上都比傳統(tǒng)的 霓虹燈廣告 有明顯的優(yōu)勢(shì)，為其在特殊領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 與傳統(tǒng)的顯示設(shè)備相比， 首先 ，LED 顯示屏色彩豐富， 3基色的發(fā)光管的可以顯示全彩色，顯示 顯示方式變化多樣（文字、圖形、動(dòng)畫、視頻、電視畫面等）、亮度高 ， 是集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的高 技術(shù)產(chǎn)品，可用來(lái)顯示文字、計(jì)算機(jī)屏幕同步的圖形。再次 ， LED 顯示屏應(yīng)用廣泛，金融證券、銀行利率、商業(yè)廣告、文化娛樂(lè)等方面，顯示效果清晰穩(wěn)定，越來(lái)越多的地方開始使用 LED電子顯示屏，有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)室內(nèi)用 32*64 點(diǎn)陣 LED單色圖文顯示屏，要求在目測(cè)條件下 LED 顯示屏各點(diǎn)亮度均勻，充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰無(wú)串?dāng)_。 本文重點(diǎn) 介紹 了基于單片機(jī)系統(tǒng)的單色LED顯示 屏 的 控制電路、驅(qū)動(dòng)電路 的 設(shè)計(jì)方法，并針對(duì)一個(gè) 32x64 屏的顯示特點(diǎn)，對(duì)其軟件實(shí)現(xiàn)的算法給出了具體的分析。當(dāng)行上有一 正 選通信號(hào)時(shí)，列 選 端四位數(shù)據(jù)為 0 的 發(fā)光二極管 便 導(dǎo)通點(diǎn)亮。 只要掃描速度大于 24Hz， 由于掃描時(shí)間很快 ， 人眼的視覺有 暫留效應(yīng)，就可以 看到顯示的是完整的 圖形或文字。 3 方案論證 從理論上說(shuō)，不論顯示圖形還是文字，只要控制 與 組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置相對(duì)應(yīng)的 LED器件發(fā)光，就可以得到我 們想要的顯示結(jié)果，這種同時(shí)控制各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式。這個(gè)數(shù)字很龐大， 而且成本很昂貴， 我們僅僅是 32*64的 8 個(gè)漢字點(diǎn)陣，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。 動(dòng)態(tài)掃描的意思簡(jiǎn)單地說(shuō)就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電 路就可以實(shí)現(xiàn)多行(比如 8行 )的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快 (每秒 24 次以上 )，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的 程序 存儲(chǔ)器中，按 8位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。 采用串行傳輸?shù)?方法，控制電路可以只用 2根線：數(shù)據(jù)線 、 時(shí)鐘線 。但是，串行傳輸過(guò)程較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給 行 驅(qū)動(dòng)器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。對(duì)于串行傳輸方式來(lái)說(shuō)，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，在行掃描周期確定的情況下，留給顯示的時(shí)間就太少了，以致影響到 LED 的亮度。即 在顯示本行數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)上述分析，可以歸納出列驅(qū)動(dòng)器電路應(yīng)具備的主要功能 ： 對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來(lái)說(shuō)，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串 入 并出的移位功能；對(duì)數(shù)據(jù)顯示來(lái)說(shuō)，應(yīng)具有并行鎖存的功能。同時(shí)為了LED顯示的亮度， 采用 8行掃描， 每個(gè)漢字上面有 2 個(gè) 16 列驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)， 列驅(qū)動(dòng)器的位置應(yīng)該是在第 1行跟第 9行， 即每個(gè) 16*16 的漢字點(diǎn)陣是有 4 個(gè) 8*8 的點(diǎn) 陣組成的陣列，掃描的時(shí)候同時(shí)掃描顯示第 1行跟第 9 行，第二次掃描的時(shí)候顯示第 2 行跟第10行，以此類推，最后顯示第 8 行跟第 16行，如圖 ： 第 1行全亮 ● ● ● ● ● ● ● ● |● ● ● ● ● ● ● ● 第 2行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 3行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 4行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 5行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 6行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 7行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 8行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 9行全亮 ● ● ● ● ● ● ● ● |● ● ● ● ● ● ● ● 第 10行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 11行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 12行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 13行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 14行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 15行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 第 16行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ |○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 圖 綜合上述可以看出 整個(gè)點(diǎn)陣顯示的實(shí)現(xiàn)電路結(jié)構(gòu) 應(yīng)該 如圖 所示： 5 圖 顯示屏電路框圖 硬件電路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。 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。 TL494 是 一種固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關(guān)電源。其引腳功能如下： 圖 TL494 外部管腳以及 內(nèi)部 電路 框圖 2， 1 15腳分別為 2個(gè) 誤差比較放大器的同相輸入端和反相輸入端。 4腳為死區(qū)電平控制端，從 4腳加入死區(qū)控制電壓可對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖的最大寬度進(jìn)行控制，使其不超過(guò) 180 度，這樣可以保護(hù)開關(guān)電源電路中的三極管。 7腳為接地端。 12 腳為電源供電端。 14腳為內(nèi)部 5V基準(zhǔn)電壓輸出端。 單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路 由于 LED 點(diǎn)陣顯 示屏由單片機(jī)控制部分和顯示驅(qū)動(dòng)部分組成 ， 單片機(jī) 我選擇 最常見的 ATMEL 公司的 AT89C51 單片機(jī)。并且該單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，使用廣泛。 時(shí)鐘脈沖電路 AT89C51 單片機(jī)的最高時(shí)鐘脈沖頻率已經(jīng)達(dá)到了 24MHz ，它 內(nèi)部已經(jīng)具備了振蕩電路，只要在 AT89C51 的 兩個(gè)引腳（即 1 18 腳）連接 到 簡(jiǎn)單的石英振蕩晶體 的 2個(gè)管腳 即可 ， 同時(shí) 晶體的 2個(gè)管腳也要用 30pF 的電容耦合到地 。以 24MHz 的時(shí)鐘脈沖為例，每個(gè)時(shí)鐘脈沖 為 S，兩個(gè)機(jī)器周期為 1181。 最簡(jiǎn)單的就是只有 一個(gè)電阻跟一個(gè)電容 就可可靠復(fù)位的 電路， 電阻一般選擇 10K，電容一般選擇 10181。 圖 通電瞬間復(fù)位電路 8 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， 100 個(gè)漢字就到了 ，程序也只有不到1KB的容量了。 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 。 但是在現(xiàn)實(shí)大屏幕顯示應(yīng)用中，一般要擴(kuò)展 RAM，比如 HY62256A（ 32K*8bit RAM），因?yàn)榇罅康臄?shù)據(jù)是有電腦傳送過(guò)來(lái)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 RAM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 。設(shè)計(jì)好的 列 驅(qū)動(dòng)電路的部分如下圖 ： 圖 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。 10 圖 74HC595 外形及內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖 74HC595 的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。引腳 SI 是串行數(shù)據(jù)的輸入端。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 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)。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。但因 QH 受輸出鎖存器打人控制，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。 行驅(qū)動(dòng)電路 電路 的 設(shè)計(jì) 單片機(jī) P2 口低 4 位輸出的行選信號(hào)經(jīng) 74LS244 八 位數(shù)據(jù) 緩 沖器 將數(shù)據(jù) 緩沖 后送往 3/8 譯碼器 74LS138 譯碼的輸入端，生成 8 條行選通信號(hào)線，再經(jīng)過(guò) SN7406 六 路高 電 壓輸出反相器 將信號(hào)取反后 使 IRF540 導(dǎo)通 再去驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行 LED 顯示 。 74LS138 譯碼器的引腳圖，邏輯圖及真值表如下 圖 、圖 ： 圖 74LS138 的 外部 引腳圖 以及內(nèi)部原理圖 圖 3線 8 線譯碼器 74LS138 的真值表 由上看以看出，只要在信號(hào)輸入端 A， B， C 輸入特定組合的 0 的組合序列， 13 就可以在輸出端輪只有一個(gè)流輸出低電壓 0，這樣我們就可以有選擇的控制行電路。 大電流 MOSFET管 IRF540 IRF540 是一個(gè) 28A 100V 的 N溝道的 MOSFET 管， Rds(on )= ， Vgd=100V，它的原理圖如下 圖 ，當(dāng) G端有高電平時(shí)， DS之間就導(dǎo)通，電流從 D 端流向S端。 圖 IRF540 內(nèi)部原理 及管腳 圖 14 八 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 。 74LS244 是一個(gè)常用的 八緩沖器 ，它的 管腳圖以及 控制表如圖 所示： 小 結(jié) 本章介紹了硬件的連接方法 以及 原 理 ，并且包含了 部分 電路圖，此電路已經(jīng)試驗(yàn)證明可以顯示漢字信息，并且可動(dòng)態(tài)顯示，其中運(yùn)用了 74HC595 以及 74LS244 芯片，74HC595 的功能是串入并出，并且?guī)в墟i存和移位的功能；而 74LS244 的作用就是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(guò)，一般的電路干擾，電磁干擾不會(huì)對(duì)顯示屏造成亂碼。 15 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 顯示屏軟件的主要功能是向 顯示 屏提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)向點(diǎn)陣屏傳 送 特定組合的顯示 數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其它控制信號(hào)，配合完成LED顯示屏的掃描顯示工作。 顯示驅(qū)動(dòng)程序 然后顯示驅(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。圖 為顯示驅(qū)動(dòng)程序 (顯示屏掃描函數(shù) )流程圖。 謝謝各位老師 ！ ” ； 關(guān) 閉 屏 3 秒鐘， 再 靜止顯示“勤奮求實(shí)開拓創(chuàng)新” 停留約 3秒 ， 接著 開始 左跑馬 滾動(dòng)顯示“ 勤奮求實(shí)開拓創(chuàng)新桂林工學(xué)院電子與計(jì)算機(jī)系畢業(yè)設(shè)計(jì)電子信息工程 023 班張濤制作 。 設(shè)置系統(tǒng)程序不斷地循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。