LED點(diǎn)陣控制器的設(shè)計(jì)

1、電子技術(shù) 課程設(shè)計(jì)說明書題目： LED點(diǎn)陣控制器的設(shè)計(jì)（B） 目 錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 32. 總體設(shè)計(jì)思路 3 2.1選題背景3 2.2 總體思路32.3 方案論證32.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖32.5 基本工作原理43. 各單元電路論述 4 3.1脈沖信號產(chǎn)生4 3.2行掃描使能5 3.3行數(shù)據(jù)輸出5 3.4字符變化5 3.5點(diǎn)陣驅(qū)動54. 電路改進(jìn)65. 電路仿真分析65.1脈沖發(fā)生器和計(jì)數(shù)器74hc16165.2 整機(jī)仿真及其電路76. 元件擺放77. 設(shè)計(jì)總結(jié)88. 收獲與體會8參考文獻(xiàn)資料9附頁 總電路原理圖10附頁 元器件清單11 1.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1設(shè)計(jì)任務(wù): 設(shè)計(jì)一個(gè)8*8LE

2、D點(diǎn)陣控制器1.2設(shè)計(jì)要求: 設(shè)計(jì)8×8LED點(diǎn)陣其驅(qū)動電路。 用E2PROM存儲器存放待顯示的字符，能夠顯示09和az，顯示字符數(shù)量不少于8個(gè)。 手動控制顯示內(nèi)容2.總體設(shè)計(jì)思路2.1 選題背景 電子技術(shù)飛速發(fā)展，我們已經(jīng)跟不上技術(shù)的腳步。從第一個(gè)晶體管問世，到現(xiàn)在電子產(chǎn)品滿天飛，電子技術(shù)似乎沒有再開發(fā)的價(jià)值了，雖然如此，但是無論技術(shù)怎么發(fā)展，數(shù)電模電依然是任何電子技術(shù)的基礎(chǔ)，這兩門課程的學(xué)習(xí)，如果脫離了實(shí)踐，猶如紙上談兵，技術(shù)仍是可望而不可即。LED技術(shù)發(fā)展迅速，在學(xué)習(xí)數(shù)字電路的過程中，更需要實(shí)踐，因此我選擇了本題。2.2 總體思路 從題目要求來看，我將各單元電路設(shè)計(jì)如下：8*8

3、LED點(diǎn)陣是通過一種動態(tài)掃描的方式顯示字符，故需要用NE555產(chǎn)生脈沖，用十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)（用于尋找e2prom地位地址），接著用一個(gè)74hc138譯碼器對8*8點(diǎn)陣進(jìn)行列掃描；然而有了掃描得有數(shù)據(jù)輸入，于是我選用了at28c64e2prom用于存儲字符數(shù)據(jù)（12根地址線，8位并行數(shù)據(jù)輸出）；再用一個(gè)NE555和74hc161讓字符可以自動切換（用于尋找e2prom的高位地址）；為了讓字符顯示更多，我在e2prom高位加了三個(gè)邏輯開關(guān)用于尋e2prom不同地址位上的字符。 2.3 方案論證方案一： 用74hc240作為點(diǎn)陣驅(qū)動，這樣數(shù)據(jù)端低電平有效。方案二： 用74hc573作為點(diǎn)

4、陣驅(qū)動，數(shù)據(jù)端高電平有效。方案對比： 74hc240輸出為非門輸出，于是數(shù)據(jù)端低電平有效，不過在電路板上接線不是特別工整，導(dǎo)致接線有點(diǎn)亂；74hc573輸入等于輸出，數(shù)據(jù)端高電平有效，一邊為數(shù)據(jù)輸入端，一邊為數(shù)據(jù)輸出端，接線簡單。由于是手工焊接板子，為了降低焊接出錯(cuò)率和難度，我選擇了74hc573作為點(diǎn)陣驅(qū)動。2.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)框圖如下：圖2.12.5 基本工作原理 本系統(tǒng)分有點(diǎn)陣的行有效和行數(shù)據(jù)輸入對點(diǎn)陣進(jìn)行動態(tài)掃描，由于普通的邏輯信號不足以驅(qū)動點(diǎn)陣，于是選用74hc573作為點(diǎn)陣的驅(qū)動。3.各單元電路論述3.1脈沖信號產(chǎn)生 如圖所示，脈沖信號由NE555與電容電阻組成。圖中3為信號

5、輸輸出端，由題設(shè)要求可知，要顯示一個(gè)完整字符，行掃描要掃描8次，一秒鐘掃描25幅圖像，則頻率至少為200hz。NE555頻率計(jì)算 f=1/(R1+R2)C2In2)占空比圖3.1q=（R1+R2）/（R1+2R2）3.2行掃描使能 本系統(tǒng)采用NE555脈沖發(fā)生器，用十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74hc161和74hc138對點(diǎn)陣進(jìn)行行掃描。掃描到對應(yīng)行時(shí)，74hc138輸出一個(gè)低電平信號。圖3.23.3行數(shù)據(jù)輸出 行數(shù)據(jù)輸出，由于用普通的數(shù)電芯片搭一個(gè)有記憶功能的電路難度太大于是在這里我選用了AT公司的AT28C64，內(nèi)部有8k*8的存儲空間用于課程設(shè)計(jì)顯示幾十個(gè)字符完全夠用了。12根尋地址線，8位并行信號

6、輸出。如右圖圖3.3 這里用到了它讀數(shù)據(jù)的功能，電源端接上電源，27，22和20腳接地當(dāng)?shù)刂肪€給一個(gè)地址，e2prom便會把相應(yīng)地址的數(shù)據(jù)從8位并行I/O口輸出數(shù)據(jù)。3.4字符的變化 為了實(shí)現(xiàn)字符的變化，不許讓e2prom的地址變化，第三位是一個(gè)字符的地址，于是我另外加了四位地址線讓點(diǎn)陣可以自動顯示16個(gè)字符。為了讓高四為地址變化，我又做了一個(gè)大約為1hz的脈沖發(fā)生器和一和74hc161十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從而實(shí)現(xiàn)字符的變化。3.5 點(diǎn)陣驅(qū)動 74hc573引腳規(guī)整，便于查錯(cuò)，驅(qū)動電流大。電路圖如下圖3.44.電路改進(jìn) 在實(shí)踐過程中，發(fā)現(xiàn)74hc138和74hc153驅(qū)動電流差不多于是驅(qū)動部分改為

7、這樣也就少用一個(gè)74hc573芯片。在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)200hz頻率太低最后我改成了2000hz，這樣圖片不閃爍。圖4.15.電路仿真分析圖5.15.1 脈沖發(fā)生器和計(jì)數(shù)器161 如右圖，為了簡化設(shè)計(jì)步驟我選用了脈沖源作為觸發(fā)，為了看清楚74hc161的工作狀態(tài)我接了一個(gè)自帶驅(qū)動的數(shù)碼管，這樣便于觀察。5.2 整機(jī)仿真及其電路圖5.26.元件擺放圖6.1圖 -1元件擺放規(guī)劃 元件擺放應(yīng)從從全局考慮，首先對整個(gè)電路作一個(gè)規(guī)劃，對電路心知肚明，由電路的復(fù)雜程度確定好電路板（實(shí)驗(yàn)板）的大小，再對電路進(jìn)行分塊，比如本課程設(shè)計(jì)，可將其劃分為4個(gè)大塊：脈沖產(chǎn)生；計(jì)數(shù)器和74hc138；e2prom；點(diǎn)陣顯示

8、。確定好各大塊后，考慮好各塊在電路板中占用面積，再對各塊細(xì)分，各塊本著先擺放較大的元件，再由較大元件確定好周邊元件的位置的思想，其次，對于開關(guān)，音量調(diào)節(jié)器（電位器），接線口應(yīng)優(yōu)先擺放。7.設(shè)計(jì)總結(jié) 本LED點(diǎn)陣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較簡單，并且基本能完成題設(shè)各項(xiàng)要求，從電路的構(gòu)造來看，用兩個(gè)555芯片分別產(chǎn)生1hz和200hz脈沖源，用74hc161實(shí)現(xiàn)了對e2prom 的尋址。用74hc573實(shí)現(xiàn)了對點(diǎn)陣的驅(qū)動。最后總體效果較好。8.收獲與體會 課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，值得祝賀的是，我們通過自己的努力完成了題設(shè)的各項(xiàng)要求。從選題，到構(gòu)思，仿真，制作，調(diào)試，整個(gè)過程讓我受益匪淺。制作過程中我們遇到了不少問題，

9、這讓我深深感受到電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，更需要不斷實(shí)踐，不斷積累經(jīng)驗(yàn)。 選題，LED點(diǎn)陣驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字電路的課題，考慮到學(xué)習(xí)電路需要實(shí)踐的驗(yàn)證，并且數(shù)字電路是整個(gè)電子技術(shù)的基礎(chǔ)，因此我選擇了該題。 構(gòu)思，在構(gòu)思的過程中，我們考慮了多種方法，在最初的老師提供74hc240作為led點(diǎn)陣驅(qū)動，我考慮用74hc573實(shí)現(xiàn)，在課堂上，也沒有學(xué)過這些芯片，通過查資料，仿真等方法，讓我對這些芯片了解更加深刻，在查閱資料的過程中，我懂得信號是沒法驅(qū)動電路的。 仿真，我選用的軟件是Proteus，Proteus仿真對于數(shù)字電路是非常方便的。 制作調(diào)試，在制作的過程中，我體會到焊接是電子制作的基礎(chǔ)，如果沒有很好的焊接技巧，在制作的過程中，將遇到很多問題，此外，在制作，應(yīng)有整體的思想。調(diào)試電路有一定的難度，當(dāng)電路出現(xiàn)某些問題時(shí)，如果沒有一定的經(jīng)驗(yàn)，調(diào)試將變得寸步難行。調(diào)試增長了我們分析問題的能力。參 考 文 獻(xiàn)1 黨宏社.電路、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與電子實(shí)訓(xùn).20082 閻石.數(shù)字