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硬件课程设计报告

课程名称硬件课程设计

设计题目LED点阵广告屏设计

小组成员

专业班级

指导教师

2012年10月16日

一、概述3

二、设计目的4

三、设计内容和要求.......................................5

四、总体方案.............................................5

五、硬件介绍6

1arksz411288K简介.............................................6

2发光二极管简介...............................................7

38255简介....................................................7

474LS377简介.................................................8

574LS164简介.................................................9

674LS240简介.................................................11

六、原理分析10

七、电子显示屏的设计12

八、实物连线图13

九、点阵广告屏流程图14

十、总结和体会.........................................14

十一、参考资料..........................................15

附录16

LED点阵广告屏设计

一、概述

8×8LED点阵显示汉字及图像的研究背景

点阵LED显示器是把一些LED组合在同一个包装中，常见的规格有5×7，8×8，16×16等几种。

通常，若要显示阿拉伯数字、英文字母、特殊符号等，则可采用5×7的点阵即可够用，若要显示中文字，则需要4片8×8的点阵组成16×16的点阵显示器才能显示一个中文字。

LED电子显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。

它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统，是目前国际上极为先进的显示媒体。

由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日渐成为显示媒体中的佼佼者。

在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高，生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。

LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏的发展过程。

随着信息产业的高速发展，LED显示屏作为信息传播的一种重要手段成为现代信息化社会的一个闪亮标志。

近年LED显示屏已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等信息的发布，政府机关政策、政令，各类市场行情信息的发部和宣传等。

汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵，将点阵文件存入ROM，形成新的汉字编码。

而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语言，再由MCU根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。

LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。

LED电子显示屏是由几万--几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。

利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。

目前应用最广的是红色、绿色、黄色。

而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。

LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。

LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。

。

二、设计目的

课程设计是培养和锻炼学生在学习完本门课后综合应用所学理论知识，解决实际工程设计和应用问题的能力的重要教学环节。

它具有动手、动脑和理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一个重要教学环节。

通过课程设计，要求学生熟悉和掌握微机系统的软件、硬件设计的方法、设计步骤，使学生得到微机开发应用方面的初步训练。

让学生独立或集体讨论设计题目的总体设计方案、编程、软件硬件调试、编写设计报告等问题，真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，实现由学习知识到应用知识的初步过渡。

通过本次课程设计使学生熟练掌握微机系统与接口扩展电路的设计方法，熟练应用8086汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件调试方法和步骤，熟悉微机系统的硬软件开发工具的使用方法。

通过课程设计实践，不仅要培养学生事实求是和严肃认真的工作态度，培养学生的实际动手能力，检验学生对本门课学习的情况，更要培养学生在实际的工程设计中查阅资料，撰写设计报告表达设计思想和结果的能力。

三、设计内容和要求

设计内容：

设计LED点阵电子显示屏，显示要求的内容

设计要求：

8X8点阵LED字符显示器能显示所设计的图形或者汉字

了解8X8点阵广告屏的内部原理

四、总体方案

学习有关的软件芯片，如8255A、74LS377、74LS164、74LS240等

学习点阵广告屏封装设计原理及接口含义

确定实物连线并测试

根据实物连线及先前学习进行软件编程

五、硬件介绍

1arksz411288k8*8LED广告屏

管脚图

点阵正面向上，ARKSZ411288K在左边时，如上图所示，此时点阵为“行共阴”结构：

R表示行线

C表示列线，

当Rx高电平Cy低电平时,则相应（x,y）处的LED亮

2发光二极管简介

发光二极管简称为LED。

由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合

物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。

在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。

不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。

当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。

常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

38255简介

8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。

具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。

其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。

8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。

8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。

同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。

由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：

与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。

功能特性

（1）一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口.　　

（2）具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口（高4位,PC4-PC7）,B组包括B口及C口（低4位,PC0-PC3）.A组可设置为基本的I/O口,闪控（STROBE）的I/O闪控式,双向I/O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。

474LS377简介

74LS377为八D边沿触发器，当允许控制端/E为低电平时，时钟端（CP）脉冲上升沿作用下，输出端Q与数据端D相一致。

当CP为高电平或者低电平时，D对Q没影响。

引出端符号：

/E允许控制端（低电平有效）

D0-D7数据输入端

Q0-Q7数据输出端

CP时钟输入端（上升沿有效）

外接管腿;:

逻辑图：

功能表

574LS164简介

74ls164、74lsT164是高速硅门CMOS器件，与低功耗肖特基型TTL（LSTTL）器件的引脚兼容。

74HC164、74HCT164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。

数据通过两个输入端（DSA或DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。

两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。

　　时钟（CP）每次由低变高时，数据右移一位，输入到Q0，Q0是两个数据输入端（DSA和DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。

主复位（MR）输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。

引脚说明

符号

引脚

说明

DSA

数据输入

DSB

数据输入

Q0~Q3

3~6

输出

GND

地（0V）

时钟输入（低电平到高电平边沿触发）

/M/R

中央复位输入（低电平有效）

Q4~Q7

10~13

输出

VCC

正电源

674LS240简介

74LS240芯片结构与功能和74LS244的相类似，而有所却别的是74LS244是八同向三态缓冲器/线驱动器，74LS240八反向三态缓冲器/线驱动器，内部引脚是相同的。

74LS240的特点是三态门，可以吧多个芯片的输出，并联在一起而不会互相影响。

六、原理分析

点阵LED显示块由64个发光二极管排列成8行x8列的点阵（图中每个小圆圈就是一个发光二极管）。

在同一行中的8个发光二极管的所有正极连接在一起，由一个引脚引出，在同一列中的8个发光二极管的所有负极连接在一起，由一个引脚引出，这样共有8个行引出脚和8个列引出脚。

图5-1LED等效电路图

图5-28X8点阵LED外观图

行扫描采用高电频有效,列扫描采用低电频有效,也就是说只有当某一行为高电频且某一列为低电频时这一行和这一列对应的发光二极管才发光。

LED阵列的显示方式是按显示编码的顺序，一列一列地显示。

每一列的显示时,由于人类的视觉暂留现象，将感觉到一列LED是在同时显示的。

若显示的时间太短，则亮度不够，若显示的时间太长，将会感觉到闪烁。

本文采用低电平逐列扫描，高电平输出显示信号。

即轮流给列信号输出低电平，在任意时刻只有一列发光二极管是处于可以被点亮的状态，其它行都处于熄灭状态。

七、电子显示屏的设计

硬件连线图：

地址译码器分别接点阵屏--CSO、8255---CS

8255–PC0接点阵屏—CIN用于提供时钟信号

8255-PA0接点阵屏—SIN用于行扫描

每一个时钟上升沿到来时，SIN置‘1’或者‘0’选中/不选相应的行，然后向行线串行输入数据，点亮相应的二极管。

八、实物连线图

九、点阵广告屏显示流程图

一十、总结和体会

这次实验结束了，我感触很深，他让我对硬件课程设计有了更深一层的认识。

在开始之前，我和队友都以为会很简单，结果真正开始动手去做的时候，才发现其中的艰辛，首先对于试验箱所配给的LED广告屏我们认识就不够深刻，因为只有三个接口，让我们一时找不到头绪，不知道该怎么去连接电路，纠结了很久，最后在查阅了很多资料以后终于对它有了一定的了解。

arksz411288k型点阵，只要其对应的X，Y轴顺向偏压，即可使LED发亮，有三种扫描方式，行扫描，点扫描，列扫描。

在我俩的努力下，最终，LED成功点亮了，并显现出了我们梦寐以求的笑脸，虽然经历了无数次的失败，但我们没有气馁，没有妥协，虽然结果不够完美，但总算努力没有白费。

并且我们对一些器件有了更加深刻的认识比如8255，虽然箱子的8255输出有问题。

这次实验对我们的动手能力有了很大的锻炼，把想法通过专业知识转化为成果，在这过程中，我们都有各自的得失。

感谢过程中老师同学对我的帮助。

今后我会继续努力，学好专业知识，争取在以后的各种动手实验过程中取得好的结果。

一十一、参考资料

[1]周荷琴吴秀清编著《微型计算机原理与接口技术》中国科学技术出版社

[2]张弥左王兆月邢立军等《微型计算机接口技术》机械工业出版社

[3]彭介华《电子技术课程设计指导》高等教育出版社

[4]李春茂.LED结构原理与应用技术[M].机械工业出版社.2011-01.

附录：

PORT_AEQU200H

PORT_BEQU202H

PORT_CEQU204H

PORT_CLEQU206H

PORT_CSOEQU208H

DATASEGMENT

TABLEDB81H,44H,22H,18H

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

DATA

START:

;PA0接CLK,PB0接SIN

MOVDX,PORT_CL

MOVAL,10000000B

OUTDX,AL

LOOP0:

MOVDX,PORT_CSO

MOVAL,81H

OUTDX,AL

CALLUPTEST_00

CALLUPTEST_01

CALLUPTEST_00

CALLCLEAN

MOVDX,PORT_CSO

MOVAL,44H

OUTDX,AL

CALLUPTEST_00

CALLUPTEST_01

CALLUPTEST_00

CALLCLEAN

MOVDX,PORT_CSO

MOVAL,22H

OUTDX,AL

CALLUPTEST_00

CALLUPTEST_01

CALLUPTEST_00

CALLUPTEST_01

CALLUPTEST_00

CALLCLEAN

MOVDX,PORT_CSO

MOVAL,18H

OUTDX,AL

CALLUPTEST_00

CALLUPTEST_01

CALLUPTEST_00

CALLUPTEST_01

CALLUPTEST_00

CALLCLEAN

LOOPLOOP0

UPTEST_00PROC；时钟上升沿，禁止数据输入

MOVDX,PORT_B

MOVAL,00H

OUTDX,AL

MOVDX,PORT_A

MOVAL,00H

OUTDX,AL

MOVAL,01H

OUTDX,AL

MOVAL,00H

OUTDX,AL

RET

UPTEST_00ENDP

UPTEST_01PROC；时钟上升沿，允许数据输入

MOVDX,PORT_B

MOVAL,01H

OUTDX,AL

MOVDX,PORT_A

MOVAL,00H

OUTDX,AL

MOVAL,01H

OUTDX,AL

MOVAL,00H

OUTDX,AL

RET

UPTEST_01ENDP

CLEANPROC；清屏子程序

MOVDX,PROT_CSO

MOVAL,00H

OUTDX,AL

CALLUPTEST_00

RET

CLEANENDP

CODEENDS

ENDSTART

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