LED點陣顯示設計實習報告

1、 學號： 08417502 常州大學 硬 件 實 習 報 告 題 目： led 點陣顯示設計 學 生： 李晶 學院（系）： 信息科學與工程學院 專 業(yè) 班 級： 自動化 082 指導教師： 孫守昌 目錄目錄 1.前言前言.2 1.11.1 課題的背景、目的以及意義課題的背景、目的以及意義.2 1.21.2 課題的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢課題的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.3 2.課題設計課題設計.3 2.12.1 方案的原理、特點與選擇依據(jù)方案的原理、特點與選擇依據(jù).3 2.1.12.1.1 ledled 點陣及芯片介紹點陣及芯片介紹 .3 2.1.2 方案的選擇依據(jù)方案的選擇依據(jù) .6 2.22.2 系統(tǒng)詳細設計系

2、統(tǒng)詳細設計.7 2.2.12.2.1 硬件設計硬件設計 .7 2.2.22.2.2 軟件設計軟件設計 .10 3、結(jié)論、結(jié)論.16 3.13.1 顯示效果：顯示效果：.16 3.23.2 調(diào)試過程：調(diào)試過程：.16 3.33.3 設計心得：設計心得：.17 1.前言前言 1.11.1 課題的背景、目的以及意義課題的背景、目的以及意義 目前以 led 半導體發(fā)光器件為顯示介質(zhì)的大型顯示屏已廣泛地被應用。其控制驅(qū) 動方式各種各樣,也各具特色。在 led 發(fā)光管的驅(qū)動設計上也有許多的方式。 作為計算機應用技術(shù)之一的 led 電子顯示屏，使一種具有反應快、使用靈活、視覺效 果好等優(yōu)點的宣傳工具，因而被

3、廣泛用于短小新聞的報道、車站和碼頭信息通告、氣 象消息顯示、商品廣告宣傳以及證券交易場所將大量數(shù)據(jù)實時向顧客通報等各個領域。 設計內(nèi)容：采用點陣顯示模塊 md1216c-rg、單片機、74ls273、74ls374、74ls32 等芯 片，畫出連接的電路圖，并編寫程序,由單片機控制點陣顯示模塊顯示漢字。設計目標 是畫出正確的電路原理圖，在點陣顯示模塊 md1216c-rg 上顯示漢字“我”。 1.21.2 課題的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢課題的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，中國 led 產(chǎn)業(yè)已初步形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，1998 年中國 光學光電子待業(yè)協(xié)會光電器件分會 led 顯示屏專業(yè)委員會成

4、立，此協(xié)會集中了全國有 代表性和影響的 led 顯示屏主要生產(chǎn)企業(yè)，成立之初有 55 家成員單位，目前已發(fā)展到 67 家，基本上包括了全國 led 顯示屏行業(yè)的主導企業(yè)。中國 led 產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了買器件、 買芯片、買外延片之路后，目前已經(jīng)實現(xiàn)了自主生產(chǎn)外延片和芯片?，F(xiàn)階段，從事該 產(chǎn)業(yè)的人數(shù)達 5 萬多人，研究機構(gòu) 20 多家，企業(yè) 4000 多家，其中上游企業(yè) 50 余家， 封裝企業(yè) 1000 余家，下游應用企業(yè) 3000 余家。在“國家半導體照明工程”的推動下， 形成了上海、大連、南昌、廈門和深圳等國家半導體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。長三角、 珠三角、閩三角以及北方地區(qū)則成為中國 led 產(chǎn)業(yè)發(fā)

5、展的聚集地。 2007 年我國 led 顯示屏產(chǎn)業(yè)主要集中在華東和華南地區(qū)，這兩個地區(qū)的產(chǎn)業(yè)總體 規(guī)模占到全國的 60%以上，這一趨勢近兩年更為明顯。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2007 年市場銷 售額在 1000 萬元以上的企業(yè)有 108 家，占到 85%，反映出行業(yè)內(nèi)企業(yè)平均規(guī)模水平在 提升；2007 年市場銷售額在 5000 萬元以上的企業(yè)有 38 家，占 30%，其銷售額合計為 40.8 億元，銷售額占到了全行業(yè)的 67.9%，反映出 led 顯示應用產(chǎn)業(yè)的集約化發(fā)展趨 勢；2007 年銷售額在 1 億元以上的企業(yè)有 17 家，占 13.4%，其銷售額合計 28.08 億元， 銷售額占到了全行業(yè)的

6、46.7%。 led 顯示屏是發(fā)光二極管主要應用面之一，近年來發(fā)展迅速，目前 led 顯示屏制作 技術(shù)先進，售價低，國外公司很難在大陸競爭市場，據(jù)不完全統(tǒng)計，1998 年我國 led 顯示屏生產(chǎn)廠商有 150 多家，制造各類顯示屏約五萬平方米，實現(xiàn)產(chǎn)值 14 億元，主要 生產(chǎn)廠家有北京蘭通、南京洛普、聯(lián)創(chuàng)健和、上海信茂、上海三思科、東北微電子、 西安青松、天津數(shù)據(jù)、深圳同洲等，這些公司生產(chǎn)的戶外屏，全彩色室內(nèi)外屏都能為 用戶接受，推動了信息顯示市場發(fā)展。 1. 藍色及純綠色 led 產(chǎn)品自出現(xiàn)以來，成本逐年快速降低，已具備成熟的商 業(yè)化條件。全彩色 led 顯示屏將是 led 顯示屏的重要發(fā)展

7、方向。 2. 材料、技術(shù)的成熟及市場價格的基本均衡之后，led 顯示屏的標準化和規(guī)范化 將成為 led 顯示屏發(fā)展的一個新趨勢。 3. 信息化社會的形成，led 顯示民間的應用前景更為廣闊。預計大型或超大型 led 顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會發(fā)生改變，適合于服務行業(yè)特點和專業(yè)性要示訴小型 led 顯示民間會有較大提高。 led 顯示頻正在向著高亮度、全彩化，標準化、規(guī)范化，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化的方向快 速發(fā)展。 2.課題設計課題設計 2.12.1 方案的原理、特點與選擇依據(jù)方案的原理、特點與選擇依據(jù) 2.1.12.1.1 ledled 點陣及芯片介紹點陣及芯片介紹 （1）md1216c-rg 介紹 點

8、陣顯示模塊的行輸入線接至內(nèi)部 led 的陰極端，列輸入線接至內(nèi)部 led 的陽極端 （若陽極端輸入為高電平，陰極端輸入為低電平則該 led 點亮）。該實驗模塊使用 74l374 來控制行輸入線的電平值。將 74ls374 的某輸出置 0，則對應的 led 陰極端被 置 0。該模塊使用 74ls273 來控制列輸入線，并通過 9013 提供電流驅(qū)動。將 74ls273 的某輸出置 1，則對應的 led 陽極端被置高。每次系統(tǒng)重新開啟或總清后，74ls273 輸出為全 0，led 顯示被關(guān)閉。 （2） 74ls374 芯片介紹 圖 2.1 74ls374 引腳圖 圖 2.2 74ls374 內(nèi)部結(jié)

9、構(gòu)及真值表 74ls374 的輸出端 o0o7 可直接與總線相連。當三態(tài)允許控制端 oe 為低電平 時，o0o7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當 oe 為高電平時，o0o 7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響 。當時鐘端 cp 脈沖上升沿的作用下，o 隨數(shù)據(jù) d 而變由于 cp 端施密特觸發(fā)器的 輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mv。d0d7 數(shù)據(jù)輸入端 oe 三態(tài)允許控制端（低電平有效） cp 時鐘輸入端 o0o7 輸出端 簡要說明:374 為具有三態(tài)輸出的八 d 邊沿觸發(fā)器,共有 54/74s374 和 54/74ls37

10、4 兩 種線路結(jié)構(gòu)型式，其主要電器特性的典型值如下(不同廠家具體值有差別):型號 fm pd 54s374/74s374 100mhz 450mw，54ls374/74ls374 50mhz 135mw （3）74ls273 芯片介紹 圖 2.3 74ls273 引腳圖及真值表 1 腳是復位 clr,低電平有效,當 1 腳是低電平時,輸出腳 2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、 12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)全部輸出 0,即全部復位;當 1 腳為高電平時,11(clk)腳 是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當 11 腳有一個上升沿,立即鎖存輸入腳 3、4、

11、7 、8、13、14、17、18 的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳 2(q0)、5(q1)、6(q2)、9( q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)上. 2.1.22.1.2 方案的選擇依據(jù)方案的選擇依據(jù) 從理論上說，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點 所在的位置相對應的 led 器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時控制 各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式。1616 的點陣共有 256 個發(fā)光二極管， 顯然單片機沒有這么多的端口，如果我采用鎖存器來擴展端口，按 8 位的鎖存器來計 算，1616 的點陣需要 256/8=32 個

12、鎖存器。這個數(shù)字很龐大，因為我們僅僅是 1616 的點陣，在實際應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 一個很龐大的數(shù)字。因此在實際應用中的顯示屏幾乎都不采用這種設計，而采用另外 一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。 動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行 （比如 16 行）的同名列共用一套驅(qū)動器。具體就 1616 的點陣來說，把所有同 1 行 的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同 1 列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法）， 先送出對應第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 1 行使其燃亮一定時間，然 后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 2

13、行使其燃亮相同的時間，然后熄 滅；以此類推，第 16 行之后，又重新燃亮第 1 行，反復輪回。當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，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。 采用掃描方式進行顯示時，每一行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個驅(qū)動 器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機的存儲器中，按 8 位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示 時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應的列驅(qū)動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據(jù)傳輸 的問題。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采 用并行方式時，從控制電路到列驅(qū)動器的線路數(shù)量大，相應的硬件數(shù)目多。當列數(shù)很 多時，并列傳輸?shù)姆桨?/p>

14、是不可取的。 采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列 驅(qū)動器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟的。但是，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位 一位地輸出給列驅(qū)動器，只有當一行的各列數(shù)據(jù)都以傳輸?shù)轿恢螅@一行的各列才 能并行地進行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準備（傳輸）和 列數(shù)據(jù)顯示兩部分。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準備時間可能相當長，在行掃描 周期確定的情況下留給行顯示的時間就太少了，以致影響到 led 的亮度。 解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準備和列數(shù)據(jù)顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的 方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一列數(shù)據(jù)。為了達到重疊處理

15、的目的， 列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有所存功能。經(jīng)過上述分析，就可以歸納出列驅(qū)動器電路應具 有的功能。對于列數(shù)據(jù)準備來說，它應能實現(xiàn)串入并處的移位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示 來說，應具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進行顯示 時，串并移位寄存器就可以準備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會影響本行的顯示。 2.22.2 系統(tǒng)詳細設計系統(tǒng)詳細設計 2.2.12.2.1 硬件設計硬件設計 圖 2.4 led 顯示模塊及行掃描電路 圖 2.5 地址譯碼電路 圖 2.6 8051 單片機以及 74ls273 圖 2,.7 列掃描電路 1 圖 2.8 列掃描電路 2 本實驗模塊使用 1 塊 md1216c

16、-rg（共陽極）組成 1616 點陣，以滿足漢字顯示 的要求。為了方便的控制四個單元，使用了一 74ls139 譯碼，產(chǎn)生四個地址片選信號：clkc1= csled，clkc2= csled+1，用于 列控制的兩片 74ls273；clkr1= csled+2，clkr2= csled+3，用于行控制的兩片 74ls374。led 模塊的 csled 接 f200h。 2.2.22.2.2 軟件設計軟件設計 該設計是為了顯示字“我 愛 羅”，程序流程圖如下所示： 程序如下： ;for eat598 ;*led 點陣顯示示例程序* csled equ 0f200h csc1 equ csled;

17、列 18 273 csc2 equ csled+1h;列 916 273 csr1 equ csled+2h;行 18 374 csr2 equ csled+3h;行 96 374 org 0000h mov sp,#60h mov r1,#5h d: lcall delay1 ab: mov r5,#00h ;設定漢字表格初始值 mov r4,#01h;設定列掃描初始值,從第一列開始 disp: mov a,r5 rl acc mov dptr,#xxxx;此處設定所要顯示的字符 movc a,a+dptr cpl acc ;代碼取反,決定顯示的陰陽 mov dptr,#csr1 movx

18、dptr,a mov a,r5 rl acc inc acc mov dptr,#xxxx ;此處設定所要顯示的字符 movc a,a+dptr cpl acc mov dptr,#csr2 movx dptr,a mov dptr,#csc1 mova,r4 movx dptr,a rl acc mov r4,acc inc r5 lcall delay mov a,#00h ;清上次顯示值 movx dptr,a ;關(guān)閉行、列 mov a,#0ffh mov dptr,#csr1 movx dptr,a cjne r5,#8h,disp ;判是否顯示到第八列 disp2: mov a,r5

19、 rl acc mov dptr,#xxxx ;此處設定所要顯示的字符 movc a,a+dptr cpl acc mov dptr,#csr1 movx dptr,a mov a,r5 rl acc inc acc mov dptr,#xxxx ;此處設定所要顯示的字符 movc a,a+dptr cpl acc mov dptr,#csr2 movx dptr,a mov dptr,#csc2 mova,r4 movx dptr,a rl acc mov r4,acc inc r5 lcall delay mov a,#00h ;清上次顯示值 movx dptr,a ;關(guān)閉行、列 mov

20、a,#0ffh mov dptr,#csr2 movx dptr,a cjne r5,#10h,disp2 ;判是否掃描到第十六列 djnz r1,ab lcall delay1 mov r1,5h bc: mov r5,#00h ;設定漢字表格初始值 mov r4,#01h disp3: mov a,r5 rl acc mov dptr,#yyyy;此處設定所要顯示的字符 movc a,a+dptr cpl acc ;代碼取反,決定顯示的陰陽 mov dptr,#csr1 movx dptr,a mov a,r5 rl acc inc acc mov dptr,#yyyy ;此處設定所要顯示

21、的字符 movc a,a+dptr cpl acc mov dptr,#csr2 movx dptr,a mov dptr,#csc1 mova,r4 movx dptr,a rl acc mov r4,acc inc r5 lcall delay mov a,#00h ;清上次顯示值 movx dptr,a ;關(guān)閉行、列 mov a,#0ffh mov dptr,#csr1 movx dptr,a cjne r5,#8h,disp3 ;判是否顯示到第八列 disp4: mov a,r5 rl acc mov dptr,#yyyy ;此處設定所要顯示的字符 movc a,a+dptr cpl

22、acc mov dptr,#csr1 movx dptr,a mov a,r5 rl acc inc acc mov dptr,#yyyy ;此處設定所要顯示的字符 movc a,a+dptr cpl acc mov dptr,#csr2 movx dptr,a mov dptr,#csc2 mova,r4 movx dptr,a rl acc mov r4,acc inc r5 lcall delay mov a,#00h ;清上次顯示值 movx dptr,a ;關(guān)閉行、列 mov a,#0ffh mov dptr,#csr2 movx dptr,a cjne r5,#10h,disp4

23、;判是否掃描到第十六列 djnz r1,bc lcall delay1 mov r1,5h cd: mov r4,#01h mov r5,#00h ;設定漢字表格初始值 disp5: mov a,r5 rl acc mov dptr,#zzzz;此處設定所要顯示的字符 movc a,a+dptr cpl acc ;代碼取反,決定顯示的陰陽 mov dptr,#csr1 movx dptr,a mov a,r5 rl acc inc acc mov dptr,#zzzz ;此處設定所要顯示的字符 movc a,a+dptr cpl acc mov dptr,#csr2 movx dptr,a m

24、ov dptr,#csc1 mova,r4 movx dptr,a rl acc mov r4,acc inc r5 lcall delay mov a,#00h ;清上次顯示值 movx dptr,a ;關(guān)閉行、列 mov a,#0ffh mov dptr,#csr1 movx dptr,a cjne r5,#8h,disp5 ;判是否顯示到第八列 disp6: mov a,r5 rl acc mov dptr,#zzzz;此處設定所要顯示的字符 movc a,a+dptr cpl acc mov dptr,#csr1 movx dptr,a mov a,r5 rl acc inc acc

25、mov dptr,#zzzz ;此處設定所要顯示的字符 movc a,a+dptr cpl acc mov dptr,#csr2 movx dptr,a mov dptr,#csc2 mova,r4 movx dptr,a rl acc mov r4,acc inc r5 lcall delay mov a,#00h ;清上次顯示值 movx dptr,a ;關(guān)閉行、列 mov a,#0ffh mov dptr,#csr2 movx dptr,a cjne r5,#10h,disp6 ;判是否掃描到第十六列 djnz r1,cd mov r1,5h ljmp d ;* 延時子程序,協(xié)調(diào)字符顯示

26、速度 * delay: mov r7,#01h dl1:mov r6,#00h dl2: djnz r6,dl2 djnz r7,dl1 ret delay1: mov r2,#100 ;延時 1s loop1: mov r3,#0ah loop2: mov r0,#0fah djnz r0,$ djnz r3,loop2 djnz r2,loop1 ret ;* xxxx:db 00h,00h,01h,00h,11h,14h,21h,22h,3fh,0feh,41h,40h,01h,40h,01h,00h db 79h,04h,07h,08h,01h,0f0h,21h,1ch,11h,22h

27、,01h,4ch,01h,00h,00h,00h yyyy:db 00h,00h,03h,02h,04h,04h,34h,88h,2ch,90h,24h,0a1h,5ch,0aah,45h,0a4h db 84h,0aah,8ch,0b2h,0b4h,0a1h,04h,80h,04h,00h,03h,00h,00h,00h zzzz:db 00h,00h,00h,00h,78h,20h,48h,40h,48h,0c0h,79h,21h,4bh,12h,49h,0ch db 49h,08h,49h,10h,79h,20h,49h,40h,49h,80h,78h,00h,00h,00h,00h,00h ;* end 3、結(jié)論、結(jié)論 3.13.1 顯示效果：顯示效果： 該設計最終動態(tài)顯示“我愛羅”三個字。 3.23.2 調(diào)試過程：調(diào)試過程： 本系統(tǒng)在偉福_vw（v 系列仿真器集成調(diào)試軟件）環(huán)境中進行軟件調(diào)試。首先 依據(jù)各功能模塊的功能要求和工作過程畫出程序的流程圖，然后根據(jù)流程圖和系統(tǒng)的 硬件連接寫出詳細的匯編程序，接著對各個子程序進行編譯，調(diào)試，運行，看看是否 能達到