LED点阵驱动电路设计课程设计报告.docx

1、LED点阵驱动电路设计课程设计报告1设计任务及要求设计并制作一个88LED点阵驱动电路，原理如图1所示。列存储器用于存储显示信息，行译码器用于选择当前显示行、通过动态扫描方式显示字符或图案。具体要求如下： 图1 LED点阵驱动器原理框图(1) 能够显示数字（09）或字符（AZ或az），显示数量不少于8个；(2) 能够自动循环显示数字或字符。发挥部分：显示数字或字符能够循环向左/右移动。参考元器件：74HC161、74HC138，AT28C16，NE555，74HC240/244，74HC573/574。2设计方案 NE555提供时钟脉冲，横向驱动由计数器74HC161和74HC138译码器驱动

2、，纵向由AT28C16驱动，止纵向拉电流过小，横向灌电流过大，将两片74HC573加在点阵输入输出端，在点阵的列驱动端加入限流电阻，这样每次最多可亮8个灯（一组），让每屏第一组和最后一组灯亮时间差小于人眼分辨时间，利用人眼视觉暂留，即可认为实现了整个屏幕亮一次，在1秒内保持屏幕上显示内容不变，第二秒亮下一个内容，如此循环，即可实现所要求功能，方案框图如下。 图2 方案框图点阵的行驱动是由NE555接成的多谐振荡器产生的频率为257Hz的脉冲，通过计数器之后，在三八译码器译码，在经锁存器之后，驱动点阵的行，即就是点阵的阴极端；列驱动是产生频率为1Hz的脉冲，通过计数器之后送到存储器，在通过锁存器

3、，驱动点阵的列，即点阵的阳极端。以74HC138作为8*8点阵的行驱动，AT28C16作为列驱动，以两个计数器74HC161作为AT28C16的输入，以74HC573作为电流缓冲器。这样每次最多亮8个灯，让第一组亮的时间到最后一组灯亮的时间和小于人眼分辨的时间，即可完整显示整个画面。在1S内保持画面内容不变，在下一秒显示另一个内容，如此往下，循环。3 单元电路设计 3.1 时钟电路模块时钟脉冲模块这次的设计是有555电路实现的，用数电里面的知识将555接成多谐振荡器，本次时钟脉冲模块产生两个时钟脉冲，下面是多谐振荡器的接法；行驱动产生频率为257Hz，占空比为50%的正弦波；列驱动产生频率为1

4、Hz，占空比为50%的正弦波；多谐振荡器的频率对应的计算公式：f=1/t=1/ln2(R1+2R2)C;所以可以通过改变电阻R和电容C的值去改变振荡频率。图3 555时钟电路 555时钟电路在仿真中的仿真波形如下图所示。图4 555电路仿真波形 3.2 计数电路模块计数模块由74HC161实现，在时钟脉冲加在CLK端，对应的输入端接对应的高低电平，计数模块就基本完成。 图5 74HC161计数电路计数模块对应的波形仿真图如下所示。 图6 74HC161仿真波形 3.3 译码模块 译码这部分的设计是由74HC138设计完成的，只需要将其对应译码的原理的搞清楚，三个地址ABC(000-111)到对

5、应的输出。 图7 74HC138译码电路74HC138译码模块对应的波形仿真图如下。图8 74HC138仿真波形3.4 存储器模块存储器模块由AT28C16完成，AT28C16是一种低功耗，高性能的电可擦除和编程序的只读存储器具有使用方便的特点。下图是它的工作方式和引脚图。图9 AT28C16工作方式及引脚图3.5 锁存模块 锁存模块由74HC573锁存器实现，也是为了防止其纵向电流过大，将后面的点阵模块烧坏，为了确保不烧坏点阵，也可以在74HC573的输出端接上限流电阻，限流电阻的计算方法为：LED灯的电压值除以其点亮的电流的最小值和最大值，即可算出对应的限流电阻的范围。锁存模块如下图所示。

6、 图10 74HC573锁存电路3.6 点阵显示模块 点阵模块这次我们所用的是共阴极点阵，对于点阵，就是将64个发光二极管排列成8X8点阵，对于测试的方法，会在测试和调试部分讲明白。下图即为共阴极点阵。 图11 8x8共阴点阵结构图 3.7 总体设计图图12 总体设计图4调试与测试4.1 实物图 图13 实物正面 图14 实物反面4.2通电前检查电路安装完毕后，经检查电路各部分接线正确，电源、元器件之间无短路，器件无接错现象。4.3通电 时钟电路模块的调试断开其他单元，仅保留NE555多谐振荡电路，接上5V电源，3用示波器测得3脚输出波形及频率，若与理论误差在可接受的范围内，即可接上下一部分电

7、路继续进行调试；若波形和频率误差较大，检查555电路直至正确为止。4.4通电计数电路模块的调试断开其他单元电路，555电路确认无误后，仅保留555和161进行调试，CLR、EP、TP、RD接“1”，A、B、C、D接“0”，将脉冲输入端和QA、QB、QC、QD接示波器，波形如仿真波形，则表明74HC161模块完好。4.5 译码模块的调试 断开其他电路，仅保留NE555和74HC161还有74HC138电路，接通五伏电源，E3接“1”，E1、E2接“0”，输入端A0、A1、A2和74HC161的QA、QB、QC相接，将Y0Y7依次接示波器，若波形如仿真所示，则表明74HC138模块完好。4.6 锁

8、存模块的调试断开其他电路，仅保留74HC573前面电路部分，这个调试比较简单，用万用表即可测得，将黑表笔接地，红表笔分别测对应的输入和输出，若输入和输出相同，则进行下一步电路；若不对，则更换元器件继续进行下一步检测。4.7存储器AT28C16的调试用存储器烧录器（可用EasyPRO 系列编程器，如EasyPRO 100B）将准备好的数据输入，将存储器AT28C16放到相应位置，按步骤写入，待写入完成后，重启软件，点击读观察所读数据是否之前所写数据，若出现乱码或不是之前所写数据，则表明烧写失败，需重新烧写；若是，则写入成功，将AT28C16以前的电路接好。4.8点阵显示模块的调试将点阵放好，将万

9、用表的黑表笔固定在点阵的任意一个脚，另一只表笔依次分别接别的脚，若灯亮，则它驱动的是点阵的行，则可用红表笔多测几个脚，若对应的灯都亮，即可确定控制点阵的第几行；若灯不亮，则将黑表笔和红表笔交换位置，同理，可知它控制的是第几列。用以上方法即可将点阵所有的行和列确定。4.9结果分析当接通电源后，LED点阵屏按AT28C16里的数据依次显示，则表示调试结果成功。我所写的程序是依次显示2016XLDZY!,正确的话会依次显示。数据如下图所示。表1 程序表0xFF,0xFF,0x86,0xB6,0xB6,0xB0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x80,0xBE,0xBE,0x80,0xFF,

10、0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xBD,0x80,0xBF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x76,0x76,0x06,0xFF,0xFF,0xFF,0xBE,0xDD,0xEB,0xF7,0xEB,0xDD,0xBE,0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x7F,0x7F,0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x7E,0xBD,0xDB,0xE7,0xFF,0xFF,0xBD,0x9D,0xAD,0xB5,0xB9,0xBD,0xFF,0xFF,0xFE,0xFD,0xFB,0x07,0xFB,0xFD,0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,

11、0x40,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF4.9测试结果 图16数字2 图17 字母X 图18 字母D 图19 字母Y5 总结与体会 5.1总结这次课设的任务从暑假就开始了，不过刚开始的时候真的是一头雾水，不过经过仔细查资料之后，对点阵驱动电路有了基本的了解。说句实话，这次课设的经历是难得可贵的，从电路图的的设计到用PROTEUS里仿真，再到元器件的选购和实际电路的焊接，最后就是电路图的调试，每一步都是很大的挑战，在老师和同学的帮助下，自己也认真设计并完成了课设的内容，基本要求已经满足。在这课设过程中，将数电的知识又重新温习了一遍，真正的将理论运用到实践，其中确实比较辛苦，但收获很大，学

12、到了很多。5.2体会本次课设是真的让我明白理论和实践的差距，尽管理论是多么完美，在运用到实践中，结果是有很大差别的。在这次课设中，所有的东西都是自己亲自动手去做的，感觉有的东西自己做过才会知道，并不是自己想像的那么简单，所有的困难都需要自己一一去查资料解决，其次，当然也离不开老师和同学的帮助。总的来说，这次课设虽然说是很基础，这也正是让我的兴趣激发出来，做更多的东西，去做自己更感兴趣的事情。这次实践过程中我觉得最可贵的就是电路图的设计和调试，真的很会去锻炼人的思维和动手能力。这也将让我更加的热爱这个专业，很努力的走下去。5.3本方案特点及存在的问题本方案设计比较简单，调试也很简单。但是已将课设

13、所有的基本要求完成，元器件较少，比较难的完成扩展发挥任务。存在的问题就是对AT28C16的存储空间利用率较低。5.4 改进意见可在原基础电路上加上一个74HC161，使数据进行移位，这样对AT28C16的空间利用率会增大，不过由于时间较紧，所以未能实现这个功能，比较遗憾。参考文献【1】 阎石.数学电子技术基础.清华大学.高等教育出版社.2006【2】 康华光.电子技术基础（模拟部分）.华中科技大学. 高等教育出版社.2006 【3】 马全喜.电子元器件与电子实习.机械工业出版社.2006【4】 何杜成、袁跃进.电机-光电显示-改进应用电路.山东科学技术出版社.2007【5】 李志健. 数字电子技术基础实验任务书.陕西科技大学教务处.2007【6】 杨刚、周群.电子系统设计与实践.电子工业出版社.2004