LED点阵显示设计实习报告

1、 学号： 08417502 常州大学 硬 件 实 习 报 告 题 目： led 点阵显示设计 学 生： 李晶 学院（系）： 信息科学与工程学院 专 业 班 级： 自动化 082 指导教师： 孙守昌 常州大学硬件实习报告 第 2 页 共 17 页 目录目录 1.前言前言.2 1.11.1 课题的背景、目的以及意义课题的背景、目的以及意义.2 1.21.2 课题的现状与发展趋势课题的现状与发展趋势.3 2.课题设计课题设计.3 2.12.1 方案的原理、特点与选择依据方案的原理、特点与选择依据.3 2.1.12.1.1 ledled 点阵及芯片介绍点阵及芯片介绍 .3 2.1.2 方案的选择依据方

2、案的选择依据 .6 2.22.2 系统详细设计系统详细设计.7 2.2.12.2.1 硬件设计硬件设计 .7 2.2.22.2.2 软件设计软件设计 .10 3、结论、结论.16 3.13.1 显示效果：显示效果：.16 3.23.2 调试过程：调试过程：.16 3.33.3 设计心得：设计心得：.17 常州大学硬件实习报告 第 3 页 共 17 页 1.前言前言 1.11.1 课题的背景、目的以及意义课题的背景、目的以及意义 目前以 led 半导体发光器件为显示介质的大型显示屏已广泛地被应用。其控制驱 动方式各种各样,也各具特色。在 led 发光管的驱动设计上也有许多的方式。 作为计算机应用

3、技术之一的 led 电子显示屏，使一种具有反应快、使用灵活、视觉效 果好等优点的宣传工具，因而被广泛用于短小新闻的报道、车站和码头信息通告、气 象消息显示、商品广告宣传以及证券交易场所将大量数据实时向顾客通报等各个领域。 设计内容：采用点阵显示模块 md1216c-rg、单片机、74ls273、74ls374、74ls32 等芯 片，画出连接的电路图，并编写程序,由单片机控制点阵显示模块显示汉字。设计目标 是画出正确的电路原理图，在点阵显示模块 md1216c-rg 上显示汉字“我”。 1.21.2 课题的现状与发展趋势课题的现状与发展趋势 经过 30 多年的发展，中国 led 产业已初步形成

4、了较为完整的产业链，1998 年中国 光学光电子待业协会光电器件分会 led 显示屏专业委员会成立，此协会集中了全国有 代表性和影响的 led 显示屏主要生产企业，成立之初有 55 家成员单位，目前已发展到 67 家，基本上包括了全国 led 显示屏行业的主导企业。中国 led 产业在经历了买器件、 买芯片、买外延片之路后，目前已经实现了自主生产外延片和芯片。现阶段，从事该 产业的人数达 5 万多人，研究机构 20 多家，企业 4000 多家，其中上游企业 50 余家， 封装企业 1000 余家，下游应用企业 3000 余家。在“国家半导体照明工程”的推动下， 形成了上海、大连、南昌、厦门和深

5、圳等国家半导体照明工程产业化基地。长三角、 珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国 led 产业发展的聚集地。 2007 年我国 led 显示屏产业主要集中在华东和华南地区，这两个地区的产业总体 规模占到全国的 60%以上，这一趋势近两年更为明显。统计数据显示，2007 年市场销 售额在 1000 万元以上的企业有 108 家，占到 85%，反映出行业内企业平均规模水平在 提升；2007 年市场销售额在 5000 万元以上的企业有 38 家，占 30%，其销售额合计为 40.8 亿元，销售额占到了全行业的 67.9%，反映出 led 显示应用产业的集约化发展趋 势；2007 年销售额在 1 亿元

6、以上的企业有 17 家，占 13.4%，其销售额合计 28.08 亿元， 销售额占到了全行业的 46.7%。 led 显示屏是发光二极管主要应用面之一，近年来发展迅速，目前 led 显示屏制作 技术先进，售价低，国外公司很难在大陆竞争市场，据不完全统计，1998 年我国 led 显示屏生产厂商有 150 多家，制造各类显示屏约五万平方米，实现产值 14 亿元，主要 生产厂家有北京兰通、南京洛普、联创健和、上海信茂、上海三思科、东北微电子、 西安青松、天津数据、深圳同洲等，这些公司生产的户外屏，全彩色室内外屏都能为 用户接受，推动了信息显示市场发展。 1. 蓝色及纯绿色 led 产品自出现以来，

7、成本逐年快速降低，已具备成熟的商 业化条件。全彩色 led 显示屏将是 led 显示屏的重要发展方向。 2. 材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡之后，led 显示屏的标准化和规范化 将成为 led 显示屏发展的一个新趋势。 3. 信息化社会的形成，led 显示民间的应用前景更为广阔。预计大型或超大型 led 显示屏的主流产品局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要示诉小型 led 显示民间会有较大提高。 led 显示频正在向着高亮度、全彩化，标准化、规范化，产品结构多样化的方向快 速发展。 常州大学硬件实习报告 第 4 页 共 17 页 2.课题设计课题设计 2.12.1 方案的原理、

8、特点与选择依据方案的原理、特点与选择依据 2.1.12.1.1 ledled 点阵及芯片介绍点阵及芯片介绍 （1）md1216c-rg 介绍 点阵显示模块的行输入线接至内部 led 的阴极端，列输入线接至内部 led 的阳极端 （若阳极端输入为高电平，阴极端输入为低电平则该 led 点亮）。该实验模块使用 74l374 来控制行输入线的电平值。将 74ls374 的某输出置 0，则对应的 led 阴极端被 置 0。该模块使用 74ls273 来控制列输入线，并通过 9013 提供电流驱动。将 74ls273 的某输出置 1，则对应的 led 阳极端被置高。每次系统重新开启或总清后，74ls27

9、3 输出为全 0，led 显示被关闭。 （2） 74ls374 芯片介绍 图 2.1 74ls374 引脚图 常州大学硬件实习报告 第 5 页 共 17 页 图 2.2 74ls374 内部结构及真值表 74ls374 的输出端 o0o7 可直接与总线相连。当三态允许控制端 oe 为低电平 时，o0o7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 oe 为高电平时，o0o 7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响 。当时钟端 cp 脉冲上升沿的作用下，o 随数据 d 而变由于 cp 端施密特触发器的 输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mv。d0

10、d7 数据输入端 oe 三态允许控制端（低电平有效） cp 时钟输入端 o0o7 输出端 简要说明:374 为具有三态输出的八 d 边沿触发器,共有 54/74s374 和 54/74ls374 两 种线路结构型式，其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别):型号 fm pd 54s374/74s374 100mhz 450mw，54ls374/74ls374 50mhz 135mw （3）74ls273 芯片介绍 图 2.3 74ls273 引脚图及真值表 常州大学硬件实习报告 第 6 页 共 17 页 1 脚是复位 clr,低电平有效,当 1 脚是低电平时,输出脚 2(q0)、5(

11、q1)、6(q2)、9(q3)、 12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)全部输出 0,即全部复位;当 1 脚为高电平时,11(clk)脚 是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当 11 脚有一个上升沿,立即锁存输入脚 3、4、7 、8、13、14、17、18 的电平状态,并且立即呈现在在输出脚 2(q0)、5(q1)、6(q2)、9( q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)上. 2.1.22.1.2 方案的选择依据方案的选择依据 从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点 所在的位置相对应的 led 器件发光，就可以得到我们想要

12、的显示结果，这种同时控制 各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。1616 的点阵共有 256 个发光二极管， 显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按 8 位的锁存器来计 算，1616 的点阵需要 256/8=32 个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是 1616 的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是 一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外 一种称为动态扫描的显示方法。 动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行 （比如 16 行）的同名列共用一套驱动器。具体就 1616 的

13、点阵来说，把所有同 1 行 的发光管的阳极连在一起，把所有同 1 列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法）， 先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第 1 行使其燃亮一定时间，然 后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第 2 行使其燃亮相同的时间，然后熄 灭；以此类推，第 16 行之后，又重新燃亮第 1 行，反复轮回。当这样轮回的速度足够 快（每秒 24 次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。 采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动 器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按 8 位一个字节的形式顺序排放。显示 时要把一

14、行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输 的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采 用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很 多时，并列传输的方案是不可取的。 采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列 驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位 一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才 能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和 列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据

15、准备时间可能相当长，在行扫描 周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到 led 的亮度。 解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的 方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的， 列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具 有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示 来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示 时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。 常州大学硬件实习报告 第 7 页 共 17 页 2.2

16、2.2 系统详细设计系统详细设计 2.2.12.2.1 硬件设计硬件设计 图 2.4 led 显示模块及行扫描电路 常州大学硬件实习报告 第 8 页 共 17 页 图 2.5 地址译码电路 图 2.6 8051 单片机以及 74ls273 常州大学硬件实习报告 第 9 页 共 17 页 图 2,.7 列扫描电路 1 图 2.8 列扫描电路 2 常州大学硬件实习报告 第 10 页 共 17 页 本实验模块使用 1 块 md1216c-rg（共阳极）组成 1616 点阵，以满足汉字显示 的要求。为了方便的控制四个单元，使用了一 74ls139 译码，产生四个地址片选信号：clkc1= csled，

17、clkc2= csled+1，用于 列控制的两片 74ls273；clkr1= csled+2，clkr2= csled+3，用于行控制的两片 74ls374。led 模块的 csled 接 f200h。 2.2.22.2.2 软件设计软件设计 该设计是为了显示字“我 爱 罗”，程序流程图如下所示： 程序如下： ;for eat598 ;*led 点阵显示示例程序* csled equ 0f200h csc1 equ csled;列 18 273 csc2 equ csled+1h;列 916 273 csr1 equ csled+2h;行 18 374 csr2 equ csled+3h;行

18、 96 374 org 0000h mov sp,#60h mov r1,#5h d: lcall delay1 ab: mov r5,#00h ;设定汉字表格初始值 mov r4,#01h;设定列扫描初始值,从第一列开始 常州大学硬件实习报告 第 11 页 共 17 页 disp: mov a,r5 rl acc mov dptr,#xxxx;此处设定所要显示的字符 movc a,a+dptr cpl acc ;代码取反,决定显示的阴阳 mov dptr,#csr1 movx dptr,a mov a,r5 rl acc inc acc mov dptr,#xxxx ;此处设定所要显示的字符

19、 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 ;清上次显示值 movx dptr,a ;关闭行、列 mov a,#0ffh mov dptr,#csr1 movx dptr,a cjne r5,#8h,disp ;判是否显示到第八列 disp2: mov a,r5 rl acc mov dptr,#xxxx ;此处设定所要显示的字符 movc a,a+dptr cpl acc

20、mov dptr,#csr1 movx dptr,a 常州大学硬件实习报告 第 12 页 共 17 页 mov a,r5 rl acc inc acc mov dptr,#xxxx ;此处设定所要显示的字符 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 ;清上次显示值 movx dptr,a ;关闭行、列 mov a,#0ffh mov dptr,#csr2 movx dptr,

21、a cjne r5,#10h,disp2 ;判是否扫描到第十六列 djnz r1,ab lcall delay1 mov r1,5h bc: mov r5,#00h ;设定汉字表格初始值 mov r4,#01h disp3: mov a,r5 rl acc mov dptr,#yyyy;此处设定所要显示的字符 movc a,a+dptr cpl acc ;代码取反,决定显示的阴阳 mov dptr,#csr1 movx dptr,a mov a,r5 rl acc inc acc mov dptr,#yyyy ;此处设定所要显示的字符 movc a,a+dptr 常州大学硬件实习报告 第 13

22、 页 共 17 页 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 ;清上次显示值 movx dptr,a ;关闭行、列 mov a,#0ffh mov dptr,#csr1 movx dptr,a cjne r5,#8h,disp3 ;判是否显示到第八列 disp4: mov a,r5 rl acc mov dptr,#yyyy ;此处设定所要显示的字符 movc a,a+dptr cpl acc mov

23、dptr,#csr1 movx dptr,a mov a,r5 rl acc inc acc mov dptr,#yyyy ;此处设定所要显示的字符 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 常州大学硬件实习报告 第 14 页 共 17 页 inc r5 lcall delay mov a,#00h ;清上次显示值 movx dptr,a ;关闭行、列 mov a,#0ffh mov dptr,#csr2 movx dptr,a cj

24、ne r5,#10h,disp4 ;判是否扫描到第十六列 djnz r1,bc lcall delay1 mov r1,5h cd: mov r4,#01h mov r5,#00h ;设定汉字表格初始值 disp5: mov a,r5 rl acc mov dptr,#zzzz;此处设定所要显示的字符 movc a,a+dptr cpl acc ;代码取反,决定显示的阴阳 mov dptr,#csr1 movx dptr,a mov a,r5 rl acc inc acc mov dptr,#zzzz ;此处设定所要显示的字符 movc a,a+dptr cpl acc mov dptr,#c

25、sr2 movx dptr,a mov dptr,#csc1 mova,r4 movx dptr,a rl acc mov r4,acc inc r5 lcall delay mov a,#00h ;清上次显示值 movx dptr,a ;关闭行、列 mov a,#0ffh 常州大学硬件实习报告 第 15 页 共 17 页 mov dptr,#csr1 movx dptr,a cjne r5,#8h,disp5 ;判是否显示到第八列 disp6: mov a,r5 rl acc mov dptr,#zzzz;此处设定所要显示的字符 movc a,a+dptr cpl acc mov dptr,

26、#csr1 movx dptr,a mov a,r5 rl acc inc acc mov dptr,#zzzz ;此处设定所要显示的字符 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 ;清上次显示值 movx dptr,a ;关闭行、列 mov a,#0ffh mov dptr,#csr2 movx dptr,a cjne r5,#10h,disp6 ;判是否扫描到第十六列 d

27、jnz r1,cd mov r1,5h ljmp d ;* 延时子程序,协调字符显示速度 * delay: mov r7,#01h dl1:mov r6,#00h 常州大学硬件实习报告 第 16 页 共 17 页 dl2: djnz r6,dl2 djnz r7,dl1 ret delay1: mov r2,#100 ;延时 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,

28、41h,40h,01h,40h,01h,00h db 79h,04h,07h,08h,01h,0f0h,21h,1ch,11h,22h,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、结论、结论 3.13.1 显示效果：显示效果： 该设计最终动态显示“我爱罗”三个字。 3.23.2 调试过程：调试过程： 本系统在伟福_vw（v 系列仿真器集成调试软件）环境中进行软件调试。首先 依据各功能模块的功能要求和工作过程画出程序的流程图，然后根据流程图和系统的 硬件连接写出详细的汇编程序，接着对各个子程序进行编译