LED點(diǎn)陣電子顯示屏制作

摘要：LED大屏幕顯示系統(tǒng)，以AT89S52單片機(jī)為核心，由鍵盤(pán)顯示、溫度采集、滾動(dòng)屏幕顯示、LED順時(shí)90°旋轉(zhuǎn)大屏幕顯示等功能模塊組成。基于題目基本要求，本系統(tǒng)對(duì)時(shí)間顯示和大屏幕顯示進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)。此外，擴(kuò)展單片機(jī)外圍接口、溫度采集、滾動(dòng)屏幕顯示、等功能。本系統(tǒng)大部分功能由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，吸收了硬件軟件化的思想，大部分功能通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，使電路簡(jiǎn)單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高。本系統(tǒng)不僅成功的實(shí)現(xiàn)了要求的基本功能，發(fā)揮部分也得到完全的實(shí)現(xiàn)，而且有一定的創(chuàng)新功能。

0引言

LED顯示屏是20世紀(jì)80年代后期在全球迅速發(fā)展起來(lái)的新型信息顯示媒體，它是利用發(fā)光二極管構(gòu)成點(diǎn)陣模塊或者像素單元組成的平面式顯示屏幕，以可靠性高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，在短短的近20來(lái)年中，迅速成長(zhǎng)為平板顯示的主流產(chǎn)品，并越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到工業(yè)、金融、交通、醫(yī)院及信息廣告等各行業(yè)

1任務(wù)設(shè)計(jì)

1.1基本要求

設(shè)計(jì)并制作LED電子顯示屏和控制器。自制一臺(tái)簡(jiǎn)易24行*24列點(diǎn)陣的直立式LED電子顯示屏和控制器，擴(kuò)展鍵盤(pán)和相應(yīng)的接口實(shí)現(xiàn)多功能顯示控制，能正常顯示字符和漢字，漢字點(diǎn)陣為12*12.顯示屏能顯示4組特定句子或短語(yǔ)，通過(guò)按鍵切換，選擇顯示內(nèi)容。顯示內(nèi)容可以平滑地向上滾屏，滾屏速度可3級(jí)鍵控。

1.2發(fā)揮部分

具有實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)，在顯示屏中心處顯示溫度，顯示格式為XX℃,絕對(duì)誤差≤1℃。當(dāng)直立屏順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90o時(shí)，顯示文字不能相應(yīng)側(cè)轉(zhuǎn)，保持直立。采用本機(jī)鍵盤(pán)可編輯短語(yǔ)(漢字字?jǐn)?shù)不少于10字)。具有掉電保護(hù)功能。

1.3創(chuàng)新部分

上電后的最初顯示為一個(gè)臉型自動(dòng)變化圖片，通過(guò)按鍵模塊的按鍵，添加了數(shù)碼管能夠顯示相應(yīng)功能的標(biāo)志。

2方案論證

2.1顯示部分

顯示部分是本次設(shè)計(jì)最核心的部分，對(duì)于LED24*24點(diǎn)陣采用動(dòng)態(tài)顯示：動(dòng)態(tài)顯示，對(duì)一幅畫(huà)面進(jìn)行分割，對(duì)組成畫(huà)面的各部分分別顯示，是動(dòng)態(tài)顯示方式。動(dòng)態(tài)顯示方式，可以避免靜態(tài)顯示的問(wèn)題。但設(shè)計(jì)上如果處理不當(dāng)，易造成亮度低，閃爍問(wèn)題。因此合理的設(shè)計(jì)既應(yīng)保證驅(qū)動(dòng)電路易實(shí)現(xiàn)，又要保證圖像穩(wěn)定，無(wú)閃爍。動(dòng)態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式， 復(fù)用的程度不是無(wú)限增加的， 因?yàn)槔脛?dòng)態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫(huà)面的實(shí)質(zhì)是利用了人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)間的長(zhǎng)短， 發(fā)光的亮度等因素。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)掃描刷新頻率(發(fā)光二極管的停閃頻率)為50Hz, 發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)間≥1ms時(shí)， 顯示亮度較好， 無(wú)閃爍感。

2.2溫度采集部分

能進(jìn)行溫度測(cè)量是本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新部分，由于現(xiàn)在用品追求多樣化，多功能化，所以我們決定給系統(tǒng)加上溫度測(cè)量顯示模塊，方便人們的生活，使該設(shè)計(jì)具有人性化。采用溫度傳感器DS18B20.DS18B20可以滿(mǎn)足從-55攝氏度到+125攝氏度測(cè)量范圍，且DS18B20測(cè)量精度高，增值量為0.5攝氏度，在一秒內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字，測(cè)得的溫度值的存儲(chǔ)在兩個(gè)八位的RAM中，單片機(jī)直接從中讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是溫度，使用方便。

2.3芯片的選擇

選取串口輸入，使用I/O口較少，所以我們選用串口輸入。串口輸入我們可以選用芯片有74HC595、74LS138.

2.4電源模塊

采用200W/5V直流穩(wěn)壓電源作為系統(tǒng)電源，不僅功率上可以滿(mǎn)足系統(tǒng)需要，不需要更換電源，并且比較輕便，使用更加安全可靠。

3總體方案

3.1工作原理

利用單片機(jī)AT89S52單片機(jī)作為本系統(tǒng)的中控模塊。單片機(jī)可把由DS18B20、DS1302讀來(lái)的數(shù)據(jù)利用軟件來(lái)進(jìn)行處理，從而把數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示模塊，實(shí)現(xiàn)溫度、日歷的顯示。點(diǎn)陣LED電子顯示屏顯示器為主要的顯示模塊，把單片機(jī)傳來(lái)的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，并且可以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)顯示。利用光電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸止鬧功能。在顯示電路中，主要靠按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)各種顯示要求的選擇與切換。

3.2總體設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)總體框圖，如圖1。

圖1 系統(tǒng)框圖

4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)(單元電路設(shè)計(jì)及分析)

4.1AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)

最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開(kāi)關(guān)和電源部分。

圖2 AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng)

4.2溫度測(cè)量模塊

溫度測(cè)量傳感器采用DALLAS公司DS18B20的單總線(xiàn)數(shù)字化溫度傳感器，測(cè)溫范圍為-55℃~125℃，可編程為9位~12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率達(dá)到0.0625℃，采用寄生電源工作方式， CPU只需一根口線(xiàn)便能與DS18B20通信，占用CPU口線(xiàn)少，可節(jié)省大量引線(xiàn)和邏輯電路。接口電路如圖3所示。

圖3 DS18B20 測(cè)量電路

4.3鍵盤(pán)模塊

鍵盤(pán)、狀態(tài)顯示模塊：為了使軟件編程簡(jiǎn)單，本設(shè)計(jì)利用可編程芯片8255.PA口接按鍵，PC口則用于控制狀態(tài)顯示所用LED點(diǎn)陣。每個(gè)按鍵都通過(guò)一個(gè)10K的上拉電阻接電源+Vcc,按鍵的另一端接地。當(dāng)有鍵按下時(shí)，與該鍵相連的PA口的相應(yīng)位變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)檢測(cè)到該變化后即轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序，同時(shí)在程序中點(diǎn)亮LED點(diǎn)陣。模塊電路如圖4。

圖4 鍵盤(pán)電路

4.4LED顯示模塊

點(diǎn)陣數(shù)據(jù)串行輸入， 器件為移位寄存器TPIC6B595595, 門(mén)控和掃描信號(hào)常以16 點(diǎn)陣為一行進(jìn)行并行處理。在點(diǎn)陣顯示中以3×3個(gè)L ED 點(diǎn)陣構(gòu)成一個(gè)LED顯示單元， 采用行共陽(yáng)列共陰的編排方式。其驅(qū)動(dòng)分為行列兩部分， 分別來(lái)自于行、列移位寄存器， 行數(shù)據(jù)是掃描數(shù)據(jù)， 16行中每次只有一行被驅(qū)動(dòng)， 采用逐行掃描方式， 列數(shù)據(jù)則為漢字的點(diǎn)陣碼對(duì)于字符和圖形顯示也可以用點(diǎn)陣處理， 其顯示原理和方法相同。