1、單片機(jī)控制LED點(diǎn)陣顯示屏,興趣小組活動 第2次 閆曉東 ,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),LED與LED點(diǎn)陣顯示,發(fā)光二極管簡稱為LED。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)

2、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)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。,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（EUF）IF式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應(yīng)按電源正極。,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；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可以方

3、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，每個數(shù)碼管可顯示09十個數(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。,LED工作時應(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)IF20mA時，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1020mA較為合理。,（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

4、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0.6IFm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時測得的。發(fā)光二極管正向工作電壓VF在1.52V

5、。在外界溫度升高時，VF將下降。,LED點(diǎn)陣,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個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，當(dāng)對應(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；如要將第一個點(diǎn)點(diǎn)亮，則9腳接高電平13腳接低電平，則第一個點(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，那么第一列就會點(diǎn)亮。,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

6、庫，所謂16*16，是每一個漢字在縱、橫各16點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)顯示的。也就是說得用四個8*8點(diǎn)陣組合成一個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（1316腳）送(1111011101111111，0 xF7，0 x7F)，而第一行（9腳）送1信號，然后第一行送0；再送第二行要顯示的數(shù)據(jù)（1316腳）送(1111011101111111，0 xF7，0 x7F)，而第二行（14腳）送1信號。依此類推，只要每行數(shù)據(jù)顯示時間間隔夠短，利用人眼的視覺暫停作用，這樣送16

7、次數(shù)據(jù)掃描完16行后就會看到一個“你”字；,第二種送數(shù)據(jù)的方法是字模信號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（0000000000000000，0 x00，0 x00）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“你”字也就顯示出來了。,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)動能力問題。達(dá)林頓管4148、4007、3904

8、、3906、8050、8550、9012、9013等 ，驅(qū)動芯片74HC245,74HC574。 引腳不足，可加譯碼器。3-8，4-16。也可加鎖存器。,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 shitf clock：移位時鐘 serial data input:串行數(shù)據(jù)輸入 output enable：輸出使能 latch clock：鎖存時鐘 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)位信號為0時，移位D觸發(fā)器清0； 當(dāng)移位脈沖從L-H時，第一個移位D觸發(fā)器的Q=D； 其它的Qn=Q

9、n-1； 當(dāng)鎖存脈沖從0-1時，第二層為鎖存D觸發(fā)器的輸出=/輸入； 當(dāng)OE=1時，595的輸出為高阻態(tài)； 當(dāng)OE=0時，595的輸出為第二層為鎖存D觸發(fā)器的輸出的反相；,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: 級聯(lián)輸出端。將它接下一個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，大于幾十納秒就行了。通常都選微秒級） RCK(12腳)：

10、上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(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)生一個正脈沖（5V時，大于幾十納秒就行了。通常都選微秒級），更新顯示數(shù)據(jù)。 /G(13腳): 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機(jī)的引腳不緊張，用一個引腳控制它，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)存儲寄存器，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。

11、這在串行速度慢的場合很有用處，數(shù)碼管沒有閃爍感。 與164只有數(shù)據(jù)清零端相比，595還多有輸出端時能/禁止控制端，可以使輸出為高阻態(tài)。,動態(tài)顯示的考慮,采用行掃描、列施加數(shù)據(jù)信號的基本驅(qū)動方法。任意時間只有一行施加高壓有效信號，其余各行均為低壓信號。列施加對應(yīng)該行的數(shù)據(jù)信號，低壓有效。 以8x8 LED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，就可以顯示動態(tài)字符。 由硬件決定，主要以軟件實(shí)現(xiàn),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