單片機(jī)控制點(diǎn)陣顯示屏第1頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一主要內(nèi)容——硬件相關(guān)LED與LED點(diǎn)陣顯示LED電路設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)顯示的考慮電源設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)功能設(shè)置相關(guān)第2頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一LED與LED點(diǎn)陣顯示發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。第3頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：

R＝（E－UF）／IF

式中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)按電源正極。

第4頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管可顯示0～9十個(gè)數(shù)目字。按其封裝結(jié)構(gòu)，封裝外形，管體顏色分為不同種類。第5頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一LED工作時(shí)應(yīng)合理選定LED的工作電流，LED的正向極限電流IFm多在50mA左右。實(shí)踐驗(yàn)證，LED的發(fā)光強(qiáng)度僅在一定范圍內(nèi)與IF成正比，當(dāng)IF＞20mA時(shí)，亮度的增強(qiáng)已無法用肉眼分辨，實(shí)際亮度已經(jīng)沒有增加了。因此，LED的工作電流一般選在10~20mA較為合理。第6頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一（1）允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。（2）最大正向直流電流IFm：允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。（3）最大反向電壓VRm：所允許加的最大反向電壓。超過此值，LED發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。（4）工作環(huán)境topm:LED發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，LED發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。（5）正向工作電流If：它是指發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)的正向電流值。在實(shí)際使用中應(yīng)根據(jù)需要選擇IF在0.6·IFm以下。（6）正向工作電壓VF：參數(shù)表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在IF=20mA時(shí)測(cè)得的。發(fā)光二極管正向工作電壓VF在1.5～2V。在外界溫度升高時(shí)，VF將下降。

第7頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一LED點(diǎn)陣第8頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一點(diǎn)陣屏原理1．點(diǎn)陣原理

點(diǎn)陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形如上，8X8點(diǎn)陣共由64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，當(dāng)對(duì)應(yīng)的某一行置1電平，某一列置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；如要將第一個(gè)點(diǎn)點(diǎn)亮，則9腳接高電平13腳接低電平，則第一個(gè)點(diǎn)就亮了；如果要將第一行點(diǎn)亮，則第9腳要接高電平，而（13、3、4、10、6、11、15、16）這些引腳接低電平，那么第一行就會(huì)點(diǎn)亮；如要將第一列點(diǎn)亮，則第13腳接低電平，而（9、14、8、12、1、7、2、5）接高電平，那么第一列就會(huì)點(diǎn)亮。

第9頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一一般我們使用點(diǎn)陣顯示漢字是用的16*16的點(diǎn)陣宋體字庫，所謂16*16，是每一個(gè)漢字在縱、橫各16點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)顯示的。也就是說得用四個(gè)8*8點(diǎn)陣組合成一個(gè)16*16的點(diǎn)陣。如下圖所示，要顯示“你”則相應(yīng)的點(diǎn)就要點(diǎn)亮，由于我們的點(diǎn)陣在列線上是低電平有效，而在行線上是高電平有效，所以要顯示“你”字的話，它的位代碼信息要取反，即所有列（13~16腳）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第一行（9腳）送1信號(hào)，然后第一行送0；再送第二行要顯示的數(shù)據(jù)（13~16腳）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第二行（14腳）送1信號(hào)。依此類推，只要每行數(shù)據(jù)顯示時(shí)間間隔夠短，利用人眼的視覺暫停作用，這樣送16次數(shù)據(jù)掃描完16行后就會(huì)看到一個(gè)“你”字；第10頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第11頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第二種送數(shù)據(jù)的方法是字模信號(hào)送到行線上再掃描列線也是同樣的道理。同樣以“你”字來說明，16行（9、14、8、12、1、7、2、5）上送（0000000000000000，0x00，0x00）而第一列（13腳）送、“0”。同理掃描第二列。當(dāng)行線上送了16次數(shù)據(jù)而列線掃描了16次后一個(gè)“你”字也就顯示出來了。第12頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一LED點(diǎn)陣電路設(shè)計(jì)以掃描行線，列線輸入數(shù)據(jù)，需要引腳眾多，所以采用移位寄存器74HC595。164。（也可用譯碼器）16*16點(diǎn)陣，由4個(gè)8*8點(diǎn)陣組成，行相連。發(fā)光二極管的限流電阻。行驅(qū)動(dòng)能力問題。達(dá)林頓管4148、4007、3904、3906、8050、8550、9012、9013等，驅(qū)動(dòng)芯片74HC245,74HC574。引腳不足，可加譯碼器。3-8，4-16。也可加鎖存器。第13頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一移位鎖存器74ls595原理

74ls595為8位輸出鎖存移位寄存器

RESET:復(fù)位信號(hào)

shitfclock：移位時(shí)鐘

serialdatainput:串行數(shù)據(jù)輸入

outputenable：輸出使能

latchclock：鎖存時(shí)鐘

595有3層結(jié)構(gòu)：

第一層為移位D觸發(fā)器；

第二層為鎖存D觸發(fā)器；

第三層為輸出3態(tài)門；

當(dāng)復(fù)位信號(hào)為0時(shí)，移位D觸發(fā)器清0；

當(dāng)移位脈沖從L->H時(shí)，第一個(gè)移位D觸發(fā)器的Q=D；

其它的Qn=Qn-1；

當(dāng)鎖存脈沖從0->1時(shí)，第二層為鎖存D觸發(fā)器的輸出=/輸入；

當(dāng)OE=1時(shí)，595的輸出為高阻態(tài)；

當(dāng)OE=0時(shí)，595的輸出為第二層為鎖存D觸發(fā)器的輸出的反相；第14頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第15頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一74595的數(shù)據(jù)端：

QA--QH:八位并行輸出端，可以接點(diǎn)陣的8列。

QH':級(jí)聯(lián)輸出端。將它接下一個(gè)595的SI端。

SI:串行數(shù)據(jù)輸入端。

74595的控制端說明：

/SCLR(10腳):低電平時(shí)將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。通常將它接Vcc。

SCK(11腳)：上升沿時(shí)數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。QA-->QB-->QC-->...-->QH；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。（脈沖寬度：5V時(shí)，大于幾十納秒就行了。通常都選微秒級(jí)）

RCK(12腳)：上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，下降沿時(shí)存儲(chǔ)寄存器數(shù)據(jù)不變。通常將RCK置為低電平，當(dāng)移位結(jié)束后，在RCK端產(chǎn)生一個(gè)正脈沖（5V時(shí)，大于幾十納秒就行了。通常都選微秒級(jí)），更新顯示數(shù)據(jù)。

/G(13腳):高電平時(shí)禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機(jī)的引腳不緊張，用一個(gè)引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時(shí)省力。

注：74164和74595功能相仿，都是8位串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出移位寄存器。74164的驅(qū)動(dòng)電流(25mA)比74595(35mA)的要小,14腳封裝，體積也小一些。

74595的主要優(yōu)點(diǎn)是具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場(chǎng)合很有用處，數(shù)碼管沒有閃爍感。

與164只有數(shù)據(jù)清零端相比，595還多有輸出端時(shí)能/禁止控制端，可以使輸出為高阻態(tài)。

第16頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一動(dòng)態(tài)顯示的考慮采用行掃描、列施加數(shù)據(jù)信號(hào)的基本驅(qū)動(dòng)方法。任意時(shí)間只有一行施加高壓有效信號(hào)，其余各行均為低壓信號(hào)。列施加對(duì)應(yīng)該行的數(shù)據(jù)信號(hào)，低壓有效。以8x8LED點(diǎn)陣列顯示器為例說明字符顯示原理，8行順序掃描結(jié)束后，將完成一幀字符的顯示。一幀掃描結(jié)束后，行掃描從第一行重新開始，周而復(fù)始。若列數(shù)據(jù)保持不變，則顯示靜態(tài)字符。反之，列數(shù)據(jù)發(fā)生變化，則顯示內(nèi)容將發(fā)生變化，如果保持前后幀內(nèi)容的連貫性，就可以顯示動(dòng)態(tài)字符。由硬件決定，主要以軟件實(shí)現(xiàn)第18頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一電源設(shè)計(jì)總電流計(jì)算基本穩(wěn)壓電源電路：變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓。所用器件選型。第19頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一單片機(jī)最小系統(tǒng)電源晶振復(fù)位：上電，按鍵引腳資源分配。選型，參數(shù)匹配。第