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简单LED电子显示屏

时间:2014-04-06 00:20来源:电子科技协会 作者:李逢昶 点击:
本设计基于单片机技术,采用89s51单片机为控制核心,利用89s51三个端口作为I|O口,来实现对LED点阵的控制,以及让LED发光并依次显示所需图形;I/O口并驱动芯片使LED发光。 LED与芯片之间添加了电容和限流电阻,增加了LED的亮度,也解决了芯片驱动能力有限的

LED电子显示屏

 

电子显示屏电子显示屏

电子显示屏(

((

A

))

)设计与总结报告

设计与总结报告设计与总结报告

设计与总结报告

 摘要

摘要摘要                                                                                        

摘要:本设计基于单片机技术,采用89s51单片机为控制核心,利用89s51三个端口作为I|O口,来实现对LED点阵的控制,以及让LED发光并依次显示所需图形;I/O口并驱动芯片使LED发光。

LED与芯片之间添加了电容和限流电阻,增加了LED的亮度,也解决了芯片驱动能力有限的问题;

LED点阵采用动态扫描的方式显示各种字符与数字,程序设计采用C51语言,

经测试,整机功能齐全,LED显示内容明亮鲜艳无闪烁;本系统的电源部分是

基于LM2596芯片的简易开关电源,电源效率高,波纹稳定,符合题目要求

 

关键词

关键词关键词

关键词: 89s51 LED 一箭穿心”动态显示 开关电源

 

 

 

 

               

 

 

 

 

  

 

 

                                

 

 

 

 目录

目录目录

目录

 

 1.系统设计……………………………………………4 1.1设计要求………………………………………………4

1.2总体设计方案………………………………………..5

1.2.1设计思路…………………………………………..5

1.2.2方案论证与比较…………………………………..5

1.2.3系统组成…………………………………………..5 2.单元电路设计

……………………………………..6

2.1 AT89C51单片机的结构………………………….6

2.2驱动电路………………………………………….9

2.2.1驱动芯片74hc154…………………………..9

2.2.2驱动芯片74ls595………………………………10

2.2.3LED显示屏………………………………………11

2.2.4电源设计……………………………………….11

3.软件设计…………………………………………..11

3.1开发平台、工具………………………………….11

3.2程序流程图……………………………………….11

4.系统测试…………………………………………..12

5.总结………………………………………………..13

参考文献……………………………………………..13

附录1 元器件明细表………………………………..13

附录2 程序清单……………………………………..14

 

 

 

 

 

  he I/O port, and drive chip in with f脹喚; 3

1.系统设计 1.1

1.11.1

1.1设计要求

设计要求设计要求

设计要求

 

 

一、任务 设计一个单片机控制的20*16点阵LED显示屏,要求LED显示屏

各点亮度均匀、充足,显示数字或文字应稳定、清晰、无串扰。 

                   1 显示屏参考框图

 二、基本要求

  1LED显示(50

 系统启动后,LED显示屏自动按如下顺序显示:     1

    2

    3 三、扩展部分  1、设计电源(30

鼓励自己设计制作显示屏的供电电源。

电源输入:220V/50Hz

电源输出:自己考虑单片机和驱动所需的电源形式和功率。

电源效率:>=60%

2、在完成基本要求的基础上,滚动显示学生自己的姓名。(20   2驱动芯片74ls595……{; 4

 

 

1.2

1.21.2

1.2总体设计方案

总体设计方案总体设计方案

总体设计方案

 

 1.2.1

1.2.11.2.1

1.2.1设计思路

设计思路设计思路

设计思路

 

 题目要设计一个单片机控制的LED电子显示屏,本设计以AT89s51单片

机为核心, 采用串行传输、动态扫描技术,制作一款模块化LED显示

屏,并且自制的电源满足为系统供电的要求,是系统更加完善  1

11

1.2.2

.2.2.2.2

.2.2方案论证与比较

方案论证与比较方案论证与比较

方案论证与比较

 

 1

11

1

..

LED

LEDLED

LED驱动的设计方案论证与比较

驱动的设计方案论证与比较驱动的设计方案论证与比较

驱动的设计方案论证与比较

 

 方案一:采用单片机I/O口直接驱动,方便程序的编写和硬件电路的设计,

但是考虑到51单片机有限的I/O,和P0口不同的驱动能力,方案一不可行。

方案二:采用74hc595移位寄存器和74ls154译码器作为了的驱动,节省

I/O口方便扩展,且更用以达到亮度均匀。

综上所述,采用方案二。 2

22

2

..

.电源设计方案的论证与比较

电源设计方案的论证与比较电源设计方案的论证与比较

电源设计方案的论证与比较

 

 方案一:采用以7805电源芯片为核心的恒压电源电路,电路简单,稳定,

但是效率太低不符合题目要求,方案一不可行。

方案二:采用以LM2596电源芯片为核心的开关电源电路,电路也相对简

单,且电源效率较高,容易达到题目要求。

 

综上所述,选择方案二。 1.2.3

1.2.31.2.3

1.2.3系统组成

系统组成系统组成

系统组成

 

 经过以上方案比较与论证,最终确定的系统组成框图如图所示

   ated conductivity, increase the brightness

LED, and solved 伱沘?


 5  2.单元电路设计 2.1  AT89C51单片机的结构

单片机的结构单片机的结构

单片机的结构 AT89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能

CMOS8位微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器

制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功

8CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,能够进行1000次写/擦循环,数

据保留时间为10年。他是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了

一种灵活性高且价廉的方案。因此,在智能化电子设计与制作过程中经常用

AT89C51芯片。 

译码器

74ls154 LED

示屏

电源

 ?0   2驱董脷Ly; 6

 2-1  AT89C51引脚图

 

 管脚说明

  VCC:供电电压。 

GND:接地。 

P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当

P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储

器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输

入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。 

P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接

收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1

口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH

编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 

P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,

输出4TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为

输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于

内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进

行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,

当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内

容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。  桨付翰捎靡訪M2596祅脷彺;


 7P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4TTL

门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输

入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。 

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示: 

口管脚 备选功能 

P3.0 RXD(串行输入口) 

P3.1 TXD(串行输出口) 

P3.2 /INT0(外部中断0 

P3.3 /INT1(外部中断1 

P3.4 T0(记时器0外部输入) 

P3.5 T1(记时器1外部输入) 

P3.6 /WR(外部数据存储器写选通) 

P3.7 /RD(外部数据存储器读选通) 

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 

RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高

电平时间。 

ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存

地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,

ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此

它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外

部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH

址上置0。此时, ALE只有在执行MOVXMOVC指令是ALE才起作用。另外,

该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。 

/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,

每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的

/PSEN信号将不出现。 

/EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器

0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内ility to drive chip, Dynami嚸沢? 8部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH

编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。 

XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 

XTAL2:来自反向振荡器的输出。 

             2.2

2.22.2

2.2驱动电路

驱动电路驱动电路

驱动电路

 

 行驱动由三个锁存器级联形成,列驱动由译码器充当 2.2.1

2.2.12.2.1

2.2.1驱动芯片

驱动芯片驱动芯片

驱动芯片74hc154

74hc15474hc154

74hc154

 

 

 

 

 本芯片为4线

——12线译码器,当选通端(G1G2)均为低电平时,可将

地址(ABCD)的二进制编码在一个对应的输出端,以低电平译出。

 ┛刂菩藕拧?

RST:复位输入…脷Ly; 9

若将G1G2中的一个作为数据输入端,由(ABCD)对输出寻址,本芯片

还可以作1线——16线数据分配器。

其极限值:电源电压……………………..7V

输入电压……………………..5.5V

工作环境温度………………..070

在本设计中,其16个输出分别接十六行对应三极管的基极。 2.2.2

2.2.22.2.2

2.2.2驱动芯片

驱动芯片驱动芯片

驱动芯片74ls595

74ls59574ls595

74ls595

 

 

 

 

  引脚功能:

 

O1~O7(1~7): 八路并行输出端,可以直接控制数码管的8个段。

QH(9):级联输出端,接下一个的SER 

SER(14):串行数据输入端

 

/SRCLR(10):低电平时将移位寄存器的数据清零,通常将他接VCC

SRCLK(11):上升沿时数据寄存器的数据移位,(脉冲宽度通常选微秒

级的)

RCLK(12):上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器,(通常

在使用前置为低电平,然后移位,以为结束后置为高电平)

/G(13):高电平时禁止输出(高阻态),可以用一引脚控制达到闪烁和熄

灭功能,也可直接接低电平。 2.2.3LED

2.2.3LED2.2.3LED

2.2.3LED显示屏

显示屏显示屏

显示屏 此次设计显示屏选择的是双色显示8X8点阵来构成20X16点阵。虽然实际

24X16点阵,但是考虑到减轻电路的复杂性,我们选择了8X8点阵。如果直

接不联后四行见浪费掉,所以我们为了节约资源,同时作为保留发挥,将后

四行也接上,只是在程序上实现在20X16区域内显示。

每行外接了一个1K欧的限流电阻再接一个s8050三极管的发射极,集电极

P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输暶泆?


 10 5V电源。每列外接一个S8550三极管的集电极,发射极接地。每列所在的LED

阴极导通,每行所在的LED阳极导通。 2.2.4

2.2.42.2.4

2.2.4电源

电源电源

电源设计

设计设计

设计

 

 采用lm2596芯片为核心的电源电路如下 

 

  3.软件设计 3.1

3.13.1

3.1开发环境

开发环境开发环境

开发环境 本程序以keil为开发平台,利用开发板这一有力工具烧录程序,在已有

硬件基础上不断尝试,不断改进。当然在没有完成硬件制作时,用protuse仿

真软件,模拟在8x8点阵显示屏上运行。 3.2

3.23.2

3.2功能实现

功能实现功能实现

功能实现

 

 

                   主要程序结构图

 

变量q控制显示内容切换:

全亮q=12

q

全亮q=12

全灭q=11

显示100

q100

显示队员名称

q<0 唐诩洌乓灿糜谑┘?2V编程电源(VPP)。 

X好歔h; 11全灭q=11

显示100q100

函数分成一个主程序下的六个子程序:

void delay(unsigned int x)延时程序,

void send(unsigned char dat)三个级联寄存器行驱动函数,

void yimaqi(int Q)译码器列驱动,

void display1(unsigned char *k)输出100数字子程序,

void display2(unsigned char *k)输出队员名字,

以及void time0() interrupt 1计时器子程序。

函数以计时器为总流程控制,刚开始时每隔一秒q自减一次,当q10~0

之间时每隔约0.25秒自减一次。 

  4.系统测试 系统启动后,

LED显示屏自动全亮,全灭,倒计时依次显示100,依次显示,亮度均匀,色彩艳丽,稳定不闪烁,无阴影,完全达到

题目要求。

电源部分稳定输出5.1V,满足系统供电要求,电源效率测试结果如下:  负载 输入 输出 效率

  电压 电流 电压    

100Ω 9.2V 316mA 5.1V 514mA 90.10%

200Ω 9.8V 153mA 5.1V 260mA 88.10%

LED

10.2V 26mA 5.1V 44mA 84.60% 

 5.总结 1.通过对这个作品的设计,制作和完善,我们进一步学习了单片机的使

用,同时又熟悉了锁存器的使用,对LED显示有了更原始的了解。

2.在这个过程中我们明确分工,同时又紧密合作,

 

 

 

 

 

 

参考文献: 1

 黄志伟.《全国大学生电子设计竞赛训练教程》北京:电子工业出版社.2004 ,将后

四行也接上,只是在程序上实现在d脹効;


 12 

 

 

 

 

 

 附录

附录附录

附录1

11

1

::

 

 元器件详细名目:

名称 数量 备注

AT89s51  1  

LED若干

74hc595 3  

74ls154 1  

s8050 24 三极管

s8550 16 三极管

电阻 330R   18

电容30pf

电容 10uf

电容 1 1000uf

电容 1 470uf

Lm2596 1

电源芯

电感 1 33mh

二极管 4 整流

二极管 1 肖特基

 

 

(责任编辑:李文杰)
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