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      LED點陣電子顯示屏制作

      瀏覽次數:326 分類:技術文獻

          摘要:LED大屏幕顯示系統,以AT89S52單片機為核心,由鍵盤顯示、溫度采集、滾動屏幕顯示、LED順時90°旋轉大屏幕顯示等功能模塊組成?;陬}目基本要求,本系統對時間顯示和大屏幕顯示進行了重點設計。此外,擴展單片機外圍接口、溫度采集、滾動屏幕顯示、等功能。本系統大部分功能由軟件來實現,吸收了硬件軟件化的思想,大部分功能通過軟件來實現,使電路簡單明了,系統穩定性大大提高。本系統不僅成功的實現了要求的基本功能,發揮部分也得到完全的實現,而且有一定的創新功能。


        0引言


        LED顯示屏是20世紀80年代后期在全球迅速發展起來的新型信息顯示媒體,它是利用發光二極管構成點陣模塊或者像素單元組成的平面式顯示屏幕,以可靠性高、環境適應能力強、使用壽命長、性價比高等特點,在短短的近20來年中,迅速成長為平板顯示的主流產品,并越來越廣泛地應用到工業、金融、交通、醫院及信息廣告等各行業


        1任務設計


        1.1基本要求


        設計并制作LED電子顯示屏和控制器。自制一臺簡易24行*24列點陣的直立式LED電子顯示屏和控制器,擴展鍵盤和相應的接口實現多功能顯示控制,能正常顯示字符和漢字,漢字點陣為12*12.顯示屏能顯示4組特定句子或短語,通過按鍵切換,選擇顯示內容。顯示內容可以平滑地向上滾屏,滾屏速度可3級鍵控。


        1.2發揮部分


        具有實時溫度檢測,在顯示屏中心處顯示溫度,顯示格式為”XX℃”,絕對誤差≤1℃。當直立屏順時針旋轉90o時,顯示文字不能相應側轉,保持直立。采用本機鍵盤可編輯短語(漢字字數不少于10字)。具有掉電保護功能。


        1.3創新部分


        上電后的最初顯示為一個臉型自動變化圖片,通過按鍵模塊的按鍵,添加了數碼管能夠顯示相應功能的標志。


        2方案論證


        2.1顯示部分


        顯示部分是本次設計最核心的部分,對于LED24*24點陣采用動態顯示:動態顯示,對一幅畫面進行分割,對組成畫面的各部分分別顯示,是動態顯示方式。動態顯示方式,可以避免靜態顯示的問題。但設計上如果處理不當,易造成亮度低,閃爍問題。因此合理的設計既應保證驅動電路易實現,又要保證圖像穩定,無閃爍。動態顯示采用多路復用技術的動態掃描顯示方式, 復用的程度不是無限增加的, 因為利用動態掃描顯示使我們看到一幅穩定畫面的實質是利用了人眼的暫留效應和發光二極管發光時間的長短, 發光的亮度等因素。我們通過實驗發現, 當掃描刷新頻率(發光二極管的停閃頻率)為50Hz, 發光二極管導通時間≥1ms時, 顯示亮度較好, 無閃爍感。


        2.2溫度采集部分


        能進行溫度測量是本設計的創新部分,由于現在用品追求多樣化,多功能化,所以我們決定給系統加上溫度測量顯示模塊,方便人們的生活,使該設計具有人性化。采用溫度傳感器DS18B20.DS18B20可以滿足從-55攝氏度到+125攝氏度測量范圍,且DS18B20測量精度高,增值量為0.5攝氏度,在一秒內把溫度轉化成數字,測得的溫度值的存儲在兩個八位的RAM中,單片機直接從中讀出數據轉換成十進制就是溫度,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直流穩壓電源作為系統電源,不僅功率上可以滿足系統需要,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AT89S52單片機作為本系統的中控模塊。單片機可把由DS18B20、DS1302讀來的數據利用軟件來進行處理,從而把數據傳輸到顯示模塊,實現溫度、日歷的顯示。點陣LED電子顯示屏顯示器為主要的顯示模塊,把單片機傳來的數據顯示出來,并且可以實現滾動顯示。利用光電傳感器來實現非接觸止鬧功能。在顯示電路中,主要靠按鍵來實現各種顯示要求的選擇與切換。


        3.2總體設計


        設計總體框圖,如圖1。


      圖1 系統框圖


      圖1 系統框圖


          4系統硬件設計(單元電路設計及分析)


        4.1AT89S52單片機最小系統


        最小系統包括晶體振蕩電路、復位開關和電源部分。


      圖2 AT89S52 單片機最小系統


      圖2 AT89S52 單片機最小系統



        4.2溫度測量模塊


        溫度測量傳感器采用DALLAS公司DS18B20的單總線數字化溫度傳感器,測溫范圍為-55℃~125℃,可編程為9位~12位A/D轉換精度,測溫分辨率達到0.0625℃,采用寄生電源工作方式, CPU只需一根口線便能與DS18B20通信,占用CPU口線少,可節省大量引線和邏輯電路。接口電路如圖3所示。


      圖3 DS18B20 測量電路


      圖3 DS18B20 測量電路


        4.3鍵盤模塊


        鍵盤、狀態顯示模塊:為了使軟件編程簡單,本設計利用可編程芯片8255.PA口接按鍵,PC口則用于控制狀態顯示所用LED點陣。每個按鍵都通過一個10K的上拉電阻接電源+Vcc,按鍵的另一端接地。當有鍵按下時,與該鍵相連的PA口的相應位變為低電平,單片機檢測到該變化后即轉到相應的鍵處理程序,同時在程序中點亮LED點陣。模塊電路如圖4。


      圖4 鍵盤電路


      圖4 鍵盤電路


        4.4LED顯示模塊


        點陣數據串行輸入, 器件為移位寄存器TPIC6B595595, 門控和掃描信號常以16 點陣為一行進行并行處理。在點陣顯示中以3×3個L ED 點陣構成一個LED顯示單元, 采用行共陽列共陰的編排方式。其驅動分為行列兩部分, 分別來自于行、列移位寄存器, 行數據是掃描數據, 16行中每次只有一行被驅動, 采用逐行掃描方式, 列數據則為漢字的點陣碼對于字符和圖形顯示也可以用點陣處理, 其顯示原理和方法相同


          5系統軟件設計


        主程序,流程如下圖5


      圖5 主程序流程圖


      圖5 主程序流程圖


        顯示子程序,流程如圖6


      圖6 顯示子程序流程


      圖6 顯示子程序流程



        溫度測量流程,如圖7


      圖7 溫度測量程序流程


      圖7 溫度測量程序流程


        6 測量及其結果分析


        6.1 基本部分測試與分析


        6.1.1 測試儀器:



        秒表 、溫度表、萬用電表、WAVE仿真器


        6.1.2 基本要求部分的測試與分析:


        系統上電后,全屏點亮,沒有暗點。接著顯示時間。按”#”鍵后掃描鍵盤,當有1~10鍵按下時,分別顯示十段設定的數字、英文或漢字。顯示時間時通過與秒表對比,測試的系統時間準確。


        6.2發揮部分測試與分析:


        當按下#后在按下進入亮度調節,按下”+”鍵時,亮度增加。按下”-“鍵時,亮度變弱??梢詫崿F文字向上滾動。 按下”設置時間”鍵,觀察到”鐘表” 二極管點亮,此時可對時間進行設置。按下”時間設置”進入時調試,按”+”鍵時間加。在按下”切換”鍵時,進入分調整模式,按下”+”鍵,分增加。按下”選擇”鍵時,分調整模式改為秒調整模式,按下”+”鍵秒增加。經測試該步可以很好的實現。調整時間完畢后,再按一下”鬧鐘設置”進入鬧鈴設置狀態,按下”+”鍵設定”時”增加,在按下”選擇”鍵進入分的設置,按下”+”鍵設定”分”增加。在按下”選擇”鍵進入秒設置模式,按”+”鍵秒增加。系統可以顯示10組,每組8個漢字,完成要求


        6.3創新部分測試與分析


       ?。?)溫度測量: 鍵盤切換現場環境溫度顯示:按”功能”鍵選擇”溫度”,將溫度傳感器和溫度計放入不同的測試環境中進行測試,結果如表1所示。


      表1 與標準溫度計測量值比較表


      表1 與標準溫度計測量值比較表


        由測試知,輸出與溫度計值基本上相等,誤差不大于1度。


       ?。?)當用手握住溫度傳感器后,溫度不斷上升,當手松開后,溫度不斷降低。


        7設計總結


        在LED點陣電子顯示屏的制作過程中,從任務設計、方案論證、總體設計、硬件鏈接、軟件設計以及最后的結果測量與分析等各方面入手,力求做到設計人性化,方案合理化,布局優化。


       

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