1616LED点阵设计毕业设计样本.docx
- 文档编号:8601508
- 上传时间:2023-02-01
- 格式:DOCX
- 页数:35
- 大小:288.28KB
1616LED点阵设计毕业设计样本.docx
《1616LED点阵设计毕业设计样本.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《1616LED点阵设计毕业设计样本.docx(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1616LED点阵设计毕业设计样本
16X16LED点阵设计
学生:
扌旨引教师:
内容摘要:
LED点^电子晰屏娅越来極子广泛,它成X种宣倚言息重要平台,膨得到了社会普遍认同。
LED点阵显示屏是运用发光H极管点阵模块或像素单元构成平而式显示屏幕。
它具备发光效率髙、使用寿命氐组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等长处。
该设计是一种16X16LED点阵电子显示屏显示数字设讣。
整块电子显示屏控制核心是40引脚单片机AT89S51,阐明了LED点阵电子显示屏用AT89S51朋制系鋼}态设汁和开发i轻H过程。
通过该芯片控制两个列驱动器74HC595来驱动显示屏显示,本设计就是使用4块8X8点阵显示模块来构成16X16点阵显示屏,采用动态扫描显示,程序编写实现是使用简朴流通性强C语言,该设汁成果证明,系统显示淸晰,构造總误差小,扩展能力强,性能稳迄
彳亥司:
AT89S51LED点阵数字显示
Designof16*16LEDdotmatrix
AbstracLEDelectronicdisplayfoundthescreenbetterandbetter・Ithasbecomeaniwortantplatformofapromotionalinformation,ithasbeenwidelyacceptedbythesociety,LEDdotmatrixdisplayistheuseofplanecompositionLEDlatticemoduleorpixelunitdisplayscreen,Ithastheadvantagesofhighlightefficiency,long・
Thedesignedisadigitdldesignofa16*16LEDdotmatrixdisplay,controlthecorepieceofelectronicdisplayisthe40pinofthemicrocontrollerAT89S51.DescribesthespecificprocessofthedesignanddevelopmentofLEDdotmatrixdisplaywithAT89S51asthecontrolsystemdynamic.Throughthecontroltwocolumnsdrivechip7低595areneededtodrivethedisplayshowsthatthisdesignistouse4piecesof8x8dotmatrixdisplaymoduletoforma16*16dotmatrixdisplayscreen,adynamicscansshowedthattherealizationoftheprogrammingissimpletousestrongliquidityofClanguage»andthedesignresultsshowthatthesystemshowsclear,reasonablestructure»littleerrorandextensionabilitystrong,stableperformance・
Keywords:
AT89C51dotmatrixLEDthedigitaldisplayscreen
前言错误味定义书签。
1设计方案论证与选取错误味定义书签。
2硬件电路设计错误!
未定义书签。
2.1系统构造框图错误!
未定义书签。
2.1.1单片机控制模块错误!
未定义书签。
2.1.2时钟电路错误!
未定义书签。
2.13复位电路错误!
未定义书签。
2.1.4显示模块错误!
未定义书签。
2.1.5驱动模块错误!
未定义书签。
2.2单片机最小系统图错误!
未定义书签。
3单片机系统错误!
未定义书签。
3.18051引脚为40个单片机芯片错误!
未定义书签。
3.1.1引脚为Vcc和Vss主电源错误!
未定义书签。
3.1.2夕卜接晶体引脚XTAL1和XTAL2错误!
未定义书签。
3.2I/O口线引脚排列及管脚阐明错误!
未定义书签。
3.3RST键错误!
未定义书签。
3.4PEROM阵列和锁定位错误!
未定义书签。
4系统软件设计错误!
未定义书签。
4.1主程序设计及流程图错误!
未定义书签。
4.2显示程序设计错误!
未定义书签。
5硬件制作与调试错误!
未定义书签。
5.1系统组装错误!
未定义书签。
5.2程序调试错误!
未定义书签。
6结束语错误味定义书签。
附录错误!
未定义书签。
附录1:
程序清单错误!
未定义书签。
附录2:
仿真成果图错误!
未定义书签。
附录3:
Protel原理图错误!
未定义书签。
附录4:
4个8*8LED构成显示屏错误!
未定义书签。
附录5:
PCB图错误!
未定义书签。
参照文献错误!
未定义书签。
16X16LED点阵电子显示屏设计
-!
-£1—
刖吕
LED点阵电子显示屏制作简朴,并且便于安装,被广泛应用于各个公共场合,但是⑻电子显示屏也只能用于单一图像数字中文显示,如果要变化显示内容,必要要在上位机上a行实现。
该设计用LED矩阵排列来实现两位数字显示功能。
该设讣是一种16X16LED点阵数字显示屏。
当今社会LED灯随处可见,它使咱们生活变五彩黝。
LED灯有口光、红光、黃光、绿光、蓝光、紫光等各种颜色,因此它是许多广告设计•着必要品。
咱们已经学习了单片机及有关课程,可以运用单片机来控制LED,以达到咱们所需要显示效果。
通过16x16点阵显示屏设计,咱们能更好掌握单片机工作原理,把理论知识与实践结合起来,达到学以致用LI。
通过这次课程设讣,能更好提高咱们动手能力与解决实际问题能力,咱们当前单片机学习知识最基本单片机知识,咱们想要更好掌握它,还需要咱们自己积极地更进一步理解它,这次课程设计是一种较好进一步学习平台,并能协助咱们掌握16X16LED点阵工作原理。
1设计方案论证与选取
从理论上来说,不论是'际是文字还是图像,咱们只要控制了各个构成文字或者是图像相应LED点发光器件,咱们就能得到想要显示图彳御者文字,这种控制須刼i是静态驱动显示方式。
该方式显示稲了;相对而言是比较简朴,并且所显示壳«大。
但题种方式缺陷是所使I/O口线鼎交多,并且硬件成本比较高。
此外,尚有一种叫动态扫描显示,它是指采用分时办法,轮流交替控制各个显示屏公共端,让各个显示屏轮流被点亮,这种方式来扫描驱动电路就可以实现多行同名列共用列驱动器。
这个设计是16*16点阵设讣,如果咱们采用静态驱动显示方式,其LED发光二极管灯共有256个,而显然单片机没有那么多端口,如果咱们考虑运用锁存器开扩展端口,按照8位来计算,那么这个设汁需要238/8二32个锁存器。
就光是16*16点阵就需要32个,那实际生活中需要更多,该造价成本也就相对要高出许多,这样不利于商业赚钱丄而如果咱们采用动态扫描显示,咱们将所有同一行二极管阳极并联族,把同一列二极管阴极并联起来,即共阳极接法,然后咱们先将控制
第一行发光二极管发光数据送出并且运用锁存器锁存起来,再将使第一行灯点亮一定期间选通,再熄灭;再将使第二行发光管点亮数据输送出来并锁存起来,同样将使第二行灯点亮一定期间选通,再熄灭;以此下去,直到第十六行之后,第一行灯乂重新点亮,就这样重复轮回。
由于人类视觉存在着短暂停留现象,因此只要轮回速度达到每秒24次以上高速,人们看到就会是16行同步进行,就会看到一种完整图像或者文字。
对于LED灯接法常用有两种,一种是共阴极(左),另一种是共阳极(右),该设计•实验采用是共阳极接法,下图给出了这两种接法内部电路原理及相相应管脚图。
COL.12345678
图1-1共阴极与共阳极接法内部电路原理图
在采用扫描方式进行显示时,每一行使用一种行驱动器,每行同名列之间共用一种列驱动器。
显示所需数据普通在单片机存储器里存储,并且是按照8位一种字节形式顺序排放。
显示图像时需要把一行中各个列数据都传送到其相相应驱动上去,这就存在着数据传播问题。
运用控制电路到列驱动器传播数据时,可以采用串行方式或者并行方式,但是,使用并行传播方式时,从控制电路到列驱动电路所需电路线太多,所需硕件数LI也就增多,如果当列数诸多是,也不利于实际设计,也不经济,因此并行传播方式方案
是不可取。
使用串行传播方式,控制电路就只用一根短路线,就能将列数据依次传播到驱动器里,但是由于只有一根传播导线,因此导致列数据传播时间也许过长,即数据准备所需时间过长,在拟定了行扫描周期状况下,其在导线中传播时间过长,行显示时间就缩短了,这样就会影响到LED亮度,这种办法虽然在硕件方面更为经济,但是也没能满足咱们需求。
要解决串行传播方式中数据准备时间过长和显示时间局限性矛盾问题,咱们可以采用重叠解决办法。
即在显示本行各个列数据同步,也将下一行各个列数据传播。
为了达到所需重叠解决口,就需要将列数据显示数据锁存起来,这样通过上述分析,咱们可知对于列数据准备来说,它就能实现串入并出一位功能,而对于列数据显示来说,应当具备并行锁存功能。
这样,已准备好本行数据传入并行锁存器进行显示同步,准下一行列数据就可以在串并移位寄存器中准备,而本行显示也不会受到影响,这样就能达到咱们所设计目。
2硬件电路设计
2.1系统构造框图
该课程设计•采用了AT89S51单片机为核心芯片电路来实现,它构成某些为AT89S51芯片、电源、复位电路、时钟电路、行驱动器、列驱动器、4个8*8LED点阵。
图2.1-1系统构造图
2.1.1单片机控制模块
AT89S51单片机是一种所占字节为4KFLASH存储器低电压、高性能CM0S8位微型解决器,该器件密度高、非易失性存储,兼容原则MCS-51指令系统,在片内使用了8位中央解决器和Flash存储单元,AT89S51单片机功能强大,可以提供共性价比应用场合,因此可以灵活应用于各种控制领域,并且价格比较经济,以便编程,性能稳定。
2.1.2时钟电路
该电路脉冲信号是采用普通晶体时钟源提供,而构成了内部振荡方式,该晶体可以使芯片使用尽量减少,节约成本。
单片机时钟信号通惯用内部振荡方式和外部振荡方式这两种电路形式得到。
内部振荡方式振荡器构成是在XTAL1和XTAL2这两个引脚外接石英晶体。
由于单片机内部有一种高增益反相放大器,当晶振外接后,就够成了自激振荡器,产生时钟脉冲。
晶振频率大概为12MHZ。
如下图2.1.2-1,C1、C2两个电容器作用是起稳定振荡器频率、迅速起振。
电容值普通为5-30PF。
内部振荡方式所得届时钟信号相对来说比较稳定,比较广泛使用在实际电路中。
EA/VPP
GND'||
?
XTAL1
XTAL2
图2.1.2-1单片机时钟电路
2.1.3复位电路
复位电路就是运用它把电路恢复到起始状态。
其复位电路可分为两种,一种是开关复位,当在电源接通状况下,当单片机在运营期间,如果发生了死机状况,就可以使用按键开关操作来时单片机复位;另一种是上电复位,当在接通电源状况下,复位操作就会自动实现。
单片机复位电路图如图2.1.3-1所示,该复位电路可实现人工手动复位,也实现上电复位。
当按下按键SW时,RST脚位高电平,就能是单片机正常复位;当一开始就打开电源时,C3电容相称于短路,RST脚在短时间内处在高电平,从而促使单片机复位。
图2.1.3-1单片机复位电路
2.1.4显示模块
该设计点阵显示屏是由4个8*8LED点阵构成16*16显示屏。
数个发光二极管构成7LED点阵显示屏,它具备特点是低功耗、亮度高、引脚少、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀、视角大。
点阵显示屏按颜色分类可分为单色和双色两类,该次设计师选用单色点阵显示屏,为了安装以便,一块模块上有若干个LED组合而成,形成了咱们所需大屏幕。
如图2.1.4-1是一种8*8单色LED点阵模块内部电路图。
图中LED排列形式成点阵,同一列LED阴极连在一起,同一列LED阳极连在一起,当LED处在正偏是,LED灯才会发光。
该设计选用是4个8*8LDE点阵构成了16*16点阵显示屏,该次显示成果是显示两个中文,16H6LED点阵显示屏有256个发光二极管,并且每个发光二极管是放置在列线和行线交叉点上。
II
Y0(7)1uf
屮)I
r*~
1WI
2©I
⑴I
(F)I
”
,⑹I
r^~
J
YX(0j』
•••
nfr-
••-
•八
品
Y2(S)|Jf
■J
■n
n#-
•%
•H
Y3«)nJ~
册
r*-
才
r^~
•%
r^~
YHS)1Jf—
%
n*-
BIS
hr
dr
tf?
*
YS
(2)【丄
n*-
•仿
•%
n^-
■K
n(i)Hl*—
2
•、知
r-H-
丄”:
—
•V
Y?
(0)1If1
r^~
怙
*
•血
图2.1.4-18*8点阵内部电路图
如图2.1.4-2所示,是其外观和引脚图。
当所相应某一行置电平1时,某一列置电平
oooOoooOoooOoooOoooOoooOoooOoooO
oOOOoOOOoOOO0OOOoOOOoOOOoOOOoOOO
0,其相相应二极管就发光。
如果第一行置1为高电平,第一列置0为低电平,第二行为高电平置为1,Y行置1为高电平,I列置0为低电平,这显示效果为P行上第一种LED灯亮,第二个LED灯灭,第三个LED灯亮。
0DF3A1GH
oooooooo
8X8*阵焊接面引曲
OOOOOOOO
25E7CB64
如图2.1.4-28*8点阵外观和引脚图
如图2.1.4-3所示,是一种4块8*8点阵构成16*16LED点阵显示屏。
16*16点阵
显示屏是釆用动态扫描LED驱动显示方式,动态扫描方式是釆用逐行轮流办法来点亮LED灯。
LED点阵显示模块进行办法有水平方向(X方向)扫描和竖直方向(Y方向)扫描,本次设计采用是竖直方向(Y方向)扫描,即逐行扫描办法简称行扫描办法,它是用一种P口相称于位码来输出决定哪一行能点亮,另一种P口相称于段码输出列码决定该行上哪些LED灯亮。
能亮行从上向下扫描完16行即相称于位码循环移位16次后显示一帧完整图像。
图2.1.4-34块8*8点阵LED屏构成16*16点阵显示屏
2.1.5驱动模块
集成电路74HC595构成了行驱动电路,它构造是山一种8位吊入并出一位寄存器和一种8位输出锁存器构成,并且输出锁存器和移位寄存器控制室各自独立,可以在显示本行各列数据同步,同步传播下一行列数据,而达到重叠解决忖。
列驱动电路重要实现功能是译码,用2块74LS138级联来实现4/16线译码功能,74LS138芯片自身具备3/8线译码功能。
74HC595外形及内部构造如图2.1.5-1,它输出测由8个串行移位寄存器连接,每个移位寄存器输出均有一种输出锁存器来连接,SI引脚是串行为数据输入端,SCK引脚作用是移位寄存器移位时钟脉冲,移位时间是发生在上升沿,并且将SI下一种数据移位到最低位,并在各移位寄存器输出端浮现移位后各位信号,也就是输出地锁存器输入端。
RCK是输出锁存器打入信号,其上升沿将移位寄存器输出打入到输出锁存器中。
G引脚作用是输出三态门开放信号,其开放条件是当其为低时锁存器输出时,否则为高阻态。
SCLC引脚功能是作为移位寄存器清零输入端,当其为低时移位寄存器输出所有为
零。
由于SCK和RCK这两个信号是互相独立,因此输入串行移位与输出锁存互不干扰。
QA〜QH为芯片输出端,QH做为最高位可用作多片74HC595级联使用,向上一级级联输出,但是山于QH受输出锁存器打入控制,因此还要从输出锁存器前引出QH'来作为与移位寄存器完全同步级联输出。
图2.1.5-2为74HC595级联,表2.1.5-1为74HC595真值表。
图2.1.5-3为74HC595时序图。
Qi
0
1
E
16
回
Va
Qo
Qj
3
14
Ds
74HC595
況
Qs
12
STcp
Qe
可
SHcp
Q;
7
10
MR
GND
8
9
Q7
MSAS98
图2.1・5-174HC595外形及内部构造
s
5
3
15
2
16
07*
10
vcc^
5
6
LI
3
2
L6
n
L4
L3
L12HT
GND
MR
7HC595
warn
18
U4
Hi
9
13
14
L8
0丁
GND
MR
Q7
SHcp
Q6
STcP
Q5
OE
Q4
DS
Q3
Q(J
Q2
vcc
QI
74HC595
12
•M)
1
13
14
LO
5
II
图2・1・5-22个74HC595级联
输入管脚
输出管脚
SCK
SI
RCK
SCLR
0E
X
X
X
X
H
QA—QH输岀高阻
X
X
X
X
L
QA—QH输出高阻
X
X
X
L
X
移位寄存器淸零
上沿
L
X
H
X
移位寄存器存储L
上沿
H
X
H
X
移位寄存器存储H
卜沿
X
X
H
X
移位寄存器状态保持
X
X
上沿
X
X
输岀存储器锁存移位寄
存器中状态值
X
X
下沿
X
X
输岀存储器状态保持
SCK
HIGHIMPQMMCE
(wort)
图2.1.5-374HC595时序图
列驱动模块电路是山2块74LS138芯片构成,74LS138是一款高速CMOS器件,
74LS138为反相输岀,74HS138引脚兼容低功耗肖特基TTL(LSTTL)系列,如图2.1.5-4
所示是74LS138引脚图,表2.1.5-2是其真值表。
74LS138译码器可接受二进制加权地址输入位数为3位AO、Al、A2,当使能时,可以提供8个互斥低有效输出Y0-Y7o74LS138使能端有3个:
一种高有效E3和两个低有效E1和E2。
当E1和E2置为低位E3置为高位时,74LS138输出为低,其她状况下74LS138将保持所有输出为高,运用这种复合使能特性,只需要1个反相器和4块74LS138芯片,就可以实现并行扩展,构成一种1-32即5线到32线译码器,任选一种低有效使能端作为数据输入端,而把别的使能输入端作为选通端,则74LS138也可以作为一种8位输出多路分派器,未使用使能输入端必要使其在各自适当高有效或者低有效状态保持绑定,74LS138作用原理在这些状况下可以提高译码系统效率,如高性能存储译码或者规定传播延迟时间短数据传播系统,在高性能存储器系统中。
高速存储器使用迅速赋能电路,存储器赋能时间和译码器延迟时间普通不大于存储器典型存取时间,这就是说可以忽视不计山肖特基钳位系统译码器所引起有效系统延迟时间。
HC138所按照条件是三位二进制输入码和赋能输入,从8个输出端中译码出一种低电平输出。
扩展所需外接门或者倒相器由于有两个低电平有效赋能输入端和一种高电平有效地赋能输入端而减少了,扩展成了不需要外接门24线译码器;扩展成32线译码器,只需要外接一种倒相器。
在解调器实际应用中,赋能输入端可以用作数据输入端。
74HC138芯片有多路分派功能、复合使能输入,轻松实现扩展、存储器芯片译码选取抱负选取、兼容JEDEC原则、低有效互斥输出这些特性。
CD74HC138,CD74HCT138,CD74HC238,CD74HCT238
(PDIP,SOIC)
TOPVIEW
AOA1A2日E2E3Y7ND
(Y7)G
l!
|Vcc
15]Y0(YU)
更|Y2(Y2)至|Y3(Y3)可Y4(Y4)
10]Y5(Y5)
J]Y6(Y6)
图2.1.5-474HC138引脚图
Inputs输入Outputs输出
Enable使能端
Address地址
E3
E2
E1
A2
A1
A0
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
X
X
H
X
X
X
H
H
H
H
H
H
H
H
L
X
X
X
X
X
H
H
H
H
H
H
H
H
X
H
X
X
X
X
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
L
L
L
L
L
H
H
H
H
H
H
H
H
L
L
L
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
L
L
L
H
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
L
L
L
H
H
H
H
H
L
H
H
H
H
H
L
L
H
L
L
H
H
H
H
L
H
H
H
H
L
L
H
L
H
H
H
H
H
H
L
H
H
H
L
L
H
H
L
H
H
H
H
H
H
L
H
H
L
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
2.2单片机最小系统图
vcc
P1
DB11
DB22
DBJj
DB44
DB55
DB66
DB77
0-T1/T2317
1111111A11111x1*pppppppp
POO
P01
P02
P03
P04
P05
P06
P07
38
DI
37
D2
36
D3
35
D4
34
D5
33
D6
32
D7
39VCC
1
■
3
4
5
6
7
8
9
INT13
CSDA
RS15
LCDEN'
VCC|
XI19
X218
INTIINTO
T1
TO
EAlVP
XI
X2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 1616 LED 点阵 设计 毕业设计 样本