《微机原理与接口技术》课程设计-LED显示系统设计.doc

设计
目录
引言 1
1 设计任务 2
2 系统方案设计 3
处理器选择 3
驱动电路设计 3
程序方案设计 4
3 电路设计 5
元器件介绍 5
8255可编程并行接口芯片 5
三种译码器 6
并入串出接口芯片74166 6
串入并出接口芯片74595 7
各部分电路设计 8
64x64LED点阵连接 8
行驱动电路设计 9
列驱动电路设计 9
整体电路图 10
4 程序设计 12
程序流程图 12
各部分功能的程序实现 13
汉字的二进制编码 13
汉字显示的程序实现 14
延时子程序 15
5 小结体会 16
参考文献 17
附录 18
引言
LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色,是由形成P-N结材料决定的。LED的特点非常明显,寿命长、光效高、无辐射与低功耗。
鉴于LED自身的优势,其主要应用在以下几个方面:
LED数码显示器和显示屏
LED投光灯和水下灯
LED居室装饰灯等。
1 设计任务
LED显示系统设计:
采用64×64矩阵形式的LED显示“玉兔迎春”四个字,要求每个字依次3s显示后再共同形式5s,周而复始。
要求:
①选择合适的芯片;利用8086或单片机配套其他需要的芯片设计硬件电路。
②设计原理电路;利用已知芯片设计可实现要求功能的电路。并利用画电路图软件绘制出硬件电路图
③画出电路图;利用画电路图软件绘制出硬件电路图,并解释个部分电路功能。
④编写出相应的程序;画出程序流程图,并利用8086或单片机的指令集写出实现要求功能的汇编程序或C程序。
⑤撰写设计说明书,内容包括:摘要(中英文对照)、目录、正文、参考文献、附录。正文部分包括:方案论证、硬件设计说明(芯片选择、硬件连接图及说明、地址分析等)、软件设计说明(参数计算、流程图设计及说明等)、课程设计收获及心得体会。
2 系统方案设计
本设计中方案设计主要包括处理器选择、驱动电路设计和程序设计三部分,下面逐次介绍各种设计方案的选择。
处理器选择
方案一:利用80C51单片机作为程序处理器,80C51单片机有4个并行I/O接口,分别为P0、P1、P2、P3,每个接口都有8个引脚,每个引脚均是双向输入输出通道,输入时可以实现资料所存,输出时可以实现数据缓冲。
方案二:利用8086CPU作为程序处理器,8086CPU为16位机,有16根数据线,20根地址线,一般情况下,8086CPU引脚不直接和外部设备相连,而多是与外设驱动接口电路相连实现对外设的间接控制。
由于本学期我们微机原理课程学习8086处理器,所以本设计中优先采用8086CPU作为程序处理器。
驱动电路设计
方案一:静态锁存显示,将LED点阵阳极接高电平,阴极接低电平,这种方式电路接线简单,显示方式单一,控制程序也简单,但是其耗费接口的引脚,硬件开支大,在LED点阵规模较大时将无法实现电路连接。
方案二:动态扫描显示,该方法是指显示屏共用一组列驱动寄存器,然后通过行驱动管的分时工作,使每行数据显示一定时间,循环显示,只要循环频率大于24Hz,即可利用人眼的视觉暂留效应使人感觉如同同时显示所有数据一般,该方法控制方式多样,接口引脚需要较少,但是电路接线复杂,一般用在LED点阵规模较大时。
本设计中由于为64x64LED点阵,规模较大,故采用动态扫描显示方案。其模型如图2-1所示。
行驱动电路
列驱动电路
控制器
64x64LED点阵
图2-1 动态扫描方案图
程序方案设计
本设计采用8086控制器,为了提高程序运行速度,本设计采用汇编编程语言,具体设计方案将在下面程序设计中解释。
3 电路设计
本设计中所有硬件电路均在proteus软件中完成,各器件也以proteus中为标准。
元器件介绍
本设计中硬件电路采用了8086CPU、8255A可编程并行接