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1、单片机控制LED点阵显示屏 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望主要内容硬件相关oLED与LED点阵显示oLED电路设计o动态显示的考虑o电源设计o单片机最小系统o功能设置相关LED与LED点阵显示o发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。o它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二
2、极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。o发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：R（EUF）IF式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。o发光二极管的特点
3、是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示09十个数目字。o按其封装结构，封装外形，管体颜色 分为不同种类。oLED工作时应合理选定LED的工作电流，LED的正向极限电流IFm多在50mA左右。实践验证，LED的发光强度仅在一定范围内与IF成正比，当IF20mA时，亮度的增强已无法用肉眼分辨，实际亮度已经没有增
4、加了。因此，LED的工作电流一般选在1020mA较为合理。（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，LED发光二极管可能被击穿损坏。（4）工作环境topm:LED发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，LED发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。（5）正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6IFm以下。（6）正向工作电
5、压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.52V。在外界温度升高时，VF将下降。LED点阵点点 阵 屏 原 理o1 点阵原理点阵原理 点阵内部结构及外形如上，点阵内部结构及外形如上，8X8点阵共由点阵共由64个发个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置和列线的交叉点上，当对应的某一行置1电平，电平，某一列置某一列置0电平，则相应的二极管就亮；如要将电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则第一个点点亮，则9脚接高电平脚接高电平1
6、3脚接低电平，脚接低电平，则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第9脚要接高电平，而（脚要接高电平，而（13、3、4、10、6、11、15、16）这些引脚接低电平，那么第一行就会点亮；）这些引脚接低电平，那么第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第如要将第一列点亮，则第13脚接低电平，而（脚接低电平，而（9、14、8、12、1、7、2、5）接高电平，那么第一）接高电平，那么第一列就会点亮。列就会点亮。o一般我们使用点阵显示汉字是用的16*16的点阵宋体字库，所谓16*16，是每一个汉字在纵、横各16点的区域内显示的。也就是说得用四个8*8点阵组合成一个
7、16*16的点阵。o如下图所示，要显示“你”则相应的点就要点亮，由于我们的点阵在列线上是低电平有效，而在行线上是高电平有效，所以要显示“你”字的话，它的位代码信息要取反，即所有列（1316脚）送(1111011101111111，0 xF7，0 x7F)，而第一行（9脚）送1信号，然后第一行送0；再送第二行要显示的数据（1316脚）送(1111011101111111，0 xF7，0 x7F)，而第二行（14脚）送1信号。依此类推，只要每行数据显示时间间隔够短，利用人眼的视觉暂停作用，这样送16次数据扫描完16行后就会看到一个“你”字；o第二种送数据的方法是字模信号送到行线上再扫描列线也是同样
8、的道理。同样以“你”字来说明，16行（9、14、8、12、1、7、2、5）上送（0000000000000000，0 x00，0 x00）而第一列（13脚）送、“0”。同理扫描第二列。当行线上送了16次数据而列线扫描了16次后一个“你”字也就显示出来了。LED点阵电路设计o以扫描行线，列线输入数据，需要引脚众多，所以采用移位寄存器74HC595。164。（也可用译码器）o16*16点阵，由4个8*8点阵组成，行相连。o发光二极管的限流电阻。o行驱动能力问题。达林顿管4148、4007、3904、3906、8050、8550、9012、9013等，驱动芯片74HC245,74HC574。o引脚不
9、足，可加译码器。3-8，4-16。也可加锁存器。o移位锁存器74ls595原理 74ls595为 8位输出锁存移位寄存器 RESET:复位信号 shitf clock：移位时钟 serial data input:串行数据输入 output enable：输出使能 latch clock：锁存时钟 595有3层结构：第一层为移位D触发器；第二层为锁存D触发器；第三层为输出3态门；当复位信号为0时，移位D触发器清0；当移位脉冲从L-H时，第一个移位D触发器的Q=D；其它的Qn=Qn-1；当锁存脉冲从0-1时，第二层为锁存D触发器的输出=/输入；当OE=1时，595的输出为高阻态；当OE=0时，5
10、95的输出为第二层为锁存D触发器的输出的反相；o74595的数据端：QA-QH:八位并行输出端，可以接点阵的8列。QH:级联输出端。将它接下一个595的SI端。SI:串行数据输入端。74595的控制端说明：/SCLR(10脚):低电平时将移位寄存器的数据清零。通常将它接Vcc。SCK(11脚)：上升沿时数据寄存器的数据移位。QA-QB-QC-.-QH；下降沿移位寄存器数据不变。（脉冲宽度：5V时，大于几十纳秒就行了。通常都选微秒级）RCK(12脚)：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。通常将RCK置为低电平，当移位结束后，在RCK端产生一个正脉冲（5V时，大
11、于几十纳秒就行了。通常都选微秒级），更新显示数据。/G(13脚):高电平时禁止输出（高阻态）。如果单片机的引脚不紧张，用一个引脚控制它，可以方便地产生闪烁和熄灭效果。比通过数据端移位控制要省时省力。注：74164和74595功能相仿，都是8位串行输入转并行输出移位寄存器。74164的驱动电流(25mA)比74595(35mA)的要小,14脚封装，体积也小一些。74595的主要优点是具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处，数码管没有闪烁感。与164只有数据清零端相比，595还多有输出端时能/禁止控制端，可以使输出为高阻态。动态显示的考虑o采用行
12、扫描、列施加数据信号的基本驱动方法。任意时间只有一行施加高压有效信号，其余各行均为低压信号。列施加对应该行的数据信号，低压有效。o以8x8 LED点阵列显示器为例说明字符显示原理，8行顺序扫描结束后，将完成一帧字符的显示。一帧扫描结束后，行扫描从第一行重新开始，周而复始。若列数据保持不变，则显示静态字符。反之，列数据发生变化，则显示内容将发生变化，如果保持前后帧内容的连贯性，就可以显示动态字符。o由硬件决定，主要以软件实现电源设计o总电流计算o基本稳压电源电路：变压，整流，滤波，稳压。o所用器件选型。单片机最小系统o电源o晶振o复位：上电，按键o引脚资源分配。o选型，参数匹配。功能设置相关o显示汉字个数，4个o串行口，RS232与上位机通讯。o功能按键，输入信息。o电源指示。o其他。下一步工作o总体设计，详细硬件设计，选型。o绘制电路图。绘图软件可用protel,proteuso下次讲一下实验板相关硬件内容。