LED屏设计

山东省电子大赛论文1一、摘要和关键词（中文/英文）…………………………………………………4二、设计任务及要求……………………………………………………………......51.1设计任务………………………………………………………………….….51.2设计要求…………………………………………………………………......5二、方案分析与论证…………………………………………………………..…….62.1单片机分析与论证…………………………………………………….….....62.2译码电路分析与论证………………………………………………….…….6三、硬件电路设计…………………………………………………………….….....73.1系统电路框图及说明……………………………………………………......73.2系统各部分电路设计………………………………………………….….....73.2.1SPCE061A单片机概述………………………………………………...73.2.2译码电路设计…………………………………………………...…...103.2.3点阵显示电路设计………………………………………………......123.2.4点阵显示驱动电路设计………………………………………..........123.2.58*8点阵模块………………………………………………………....123.2.6电源设计…………………………….…………………….………....133.2.7键盘电路设计…………………..……………………………………....133.2.8端口分配……………….…………………………………………....143.2.9UART联机通讯电路原理……………………….………………………..153.2.10语音录入电路………………………………………………………....153.2.11语音播报电路………………………………………………………....16四、系统软件设计……………………………………………….…………….....164.1系统总体流程图…………………………………………….…….........164.2显示流程图…………………………….....………………….……….......18目录山东省电子大赛论文24.3中断程序流程图…………………………...………………………….......194.4键值流程图……………………………………………………………….19五、系统组装、调试与测试………………………………………………………205.1调试所用的基本仪器清单…………………………………………………205.2组装、测试电路………………………………………………….……….20六、总结………………………………………………………………………….21七、参考文献……………………………………………………………………21山东省电子大赛论文3点阵电子显示屏制作摘要：本次设计的点阵电子显示屏，采用SPCE061A作为字符显示的控制核心。根据题目设定具体要求，需要信息显示和预存信息，基于SPCE061A具有丰富的资源：RAM，ROM空间大，以此实现这项功能。题目要求使用8*8点阵显示屏，由于实现的是16*64显示，选用16块8*8点阵显示屏。关键词：SPCE061A凌阳61LED点阵显示Abstract：Thisdesignlatticeelectrondisplaymonitor,usesSPCE061Atotakethecharacterdisplaythecontrolcore.Accordingtothetopichypothesisspecificrequest,needstosavetheinformationinadvance,hastherichresourcesbasedonSPCE061A:RAM,theROMspaceisbig,tothisrealizesthisfunction.Thetopicrequestusesthe8*8latticetodemonstrate,becauserealizesis16*64demonstrated,selects168*8latticedisplaymonitor.Keyword:SPCE061Ainsultsthepositive61LEDlatticedemonstration山东省电子大赛论文4一、设计任务及要求1.1任务设计并制作一台简易LED电子显示屏，16行*32列点阵显示，原理示意图如下：图1LED电子显示屏原理框图1.2要求1.2.1基本要求：设计并制作LED电子显示屏和控制器。1.2.1.1自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏；1.2.1.2自制显示屏控制器，扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制，显示屏显示数字和字母亮度适中，应无闪烁。1.2.1.3显示屏通过按键切换显示数字和字母；1.2.1.4显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子，通过按键切换显示内容1.2.1.5能显示4组特定汉字组成的句子，通过按键切换显示内容。1.2.2发挥部分1.2.2.1自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏；山东省电子大赛论文51.2.2.2LED显示屏亮度连续可调。1.2.2.3实现信息的左右滚屏显示，预存信息的定时循环显示；1.2.2.4实现实时时间的显示，显示屏数字显示：时：分：秒（例如18：38：59）；1.2.2.5增大到10组（每组汉字8个或16个数字和字母）预存信息，信息具有掉电保护；1.2.2.6实现和pc机通讯，通过pc机串口直接对显示信息进行更新（须做pc机客户程序）；1.2.2.7其他发挥功能。二、方案分析与论证2.1单片机选择方案一：采用传统的8位89C51单片机作为点阵电子显示屏的控制中心。51单片机具有价格低廉,使用简单等特点，但其运算速度低，功能单一，RAM、ROM空间小等缺点。本题目在确定需要预存信息时，需要进行大量数据的存储，若采用89C51需要做RAM，ROM来扩展其内存空间，其硬件工作量必然大大增多。方案二:采用16位单片机SPCE061A作为点阵电子显示屏的控制中心。SPCE061A具有丰富的资源：RAM，ROM空间大、指令周期短、运算速度快、低功耗、低电压、可编程音频处理，易于编写和调试等优点。其运算速度快，精度高，在控制点阵电子显示屏时速度比一般51单片机快。基于上述分析，拟选择方案二。2.2译码器选用的分析与论证方案1：采取3-8译码器级联3-8译码器3个输入端，8个输出端；而我们需要实现的是6-64译码，需要6个输入端，64个输出端，这样需要使用16块3-8译码器实现。如果选用3-8译码器级联，对焊接有很大的要求，实现难度大。方案2：采用4-16译码器级联4-16译码器有4个输入，16个输出；当我们实现6-64译码时，只需要使用4块4-16译码器即可实现，电路连接较为简单，实用性强。综上，我们在本电路设计中采取第二种方案，即采用4-16译码器级联。山东省电子大赛论文6三、系统硬件设计总体设计思路：以SPCE061A单片机作为控制中心，当用户在键盘端设置显示内容时，单片机将把信息和预存信息存储在其内存相应的单元中，并通过点阵显示屏，根据用户在键盘端设定的显示方式显示出来。用户还可以在pc机上通过pc客户端程序即时设定显示内容，并通过点阵显示屏显示出来。3.1电路方框图及说明原理框图如下所示：图2原理框图由上图知本系统主要包括三个部分：控制核心、输入部分和输出部分。以SPCE061A单片机为主控器件,输入部分包括：键盘和PC机，输出部分包括：译码电路部分、三极管驱动电路部分和16*64点阵显示部分。3.2系统各部分电路设计3.2.1SPCE061A单片机概述3.2.1.1概述SPCE061A是继μ’nSP系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。目前有两种封装形式：84引脚的PLCC84封装和80引脚的LQFP80贴片封装。主要性能如下：16位μ’理器；工作电压：VDD为2.4~3.6V(cpu),VDDH为2.4~5.5V(I/O)；山东省电子大赛论文7CPU时钟：32768Hz~49.152MHz；内置2K字SRAM、内置32KFLASH；可编程音频处理；32位通用可编程输入/输出端口；32768Hz实时时钟，锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)；2个10位DAC(数-模转换)输出通道；7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道语音模-数转换器；声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器自动增益控制GC)功能；系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)耗电小于A@3.6V；14个中断源：定时器A/B，2个外部时钟源输入，时基，键唤醒等；具备触键唤醒的功能；使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容纳210秒的语音数据；具备异步、同步串行设备接口；具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；内置在线仿真电路接口ICE（In-CircuitEmulator）；具有保密能力；具有WatchDog功能（由具体型号决定）SPCE061A主要包括输入/输出端口、定时器/计数器、数/模转换、模/数转换、串行设备输入输出、通用异步串行接口、低电压监测和复位等部分，并且内置在线仿真电路ICE接口，较高的处理速度使其能够快速的处理复杂的数字信号。SPCE061A板具体结构下图：山东省电子大赛论文8图3SPCE061A板具体结构图3.2.1.2SPCE061A单片机CPU电路本系统采用SPCE061A芯片作为核心部件，SPCE061A内部带有8路ADC和2路的DAC,32个可编程I/O输出、输入口，内置32K字闪存和2K字的静态存储器。用来实现作业要求已经足够使用。SPCE061A的电路连接图如下：图4SPCE061A的电路连接图3.2.1.3单片机电源电路山东省电子大赛论文9为了使单片机得到3.3V稳定电压，此电路中使用了SPY0029A稳压块，使电路电压由4.5V转换为稳定的3.3V电压，使单片机工作更安全稳定。图6电源电路图3.2.2译码电路部分根据题目要求，我们需要实现6-64译码电路，再根据上述方案论证，我们选用4块4-16译码器进行级联，可实现6-64译码功能。4-16译码器的管脚图如下：74LS154中的ABCD为输入端口，G1G2为片选信号输入端，023..15端口为输出端，VCCGND为电源输入端。74LS154的真值表如下：山东省电子大赛论文10图874LS154真值表使用4块74LS154级联构成的6-64译码器电路，电路连接图如下：图974LS154级联电路图山东省电子大赛论文113.2.3点阵显示电路设计这一部分的设计，我们采用16块8*8点阵显示块构成16*64点阵显示模组3.2.4点阵显示驱动电路设计由于题目要求不允许用集成驱动电路，但不采取驱动显示屏不稳定、亮度不高，故采取分立元件三极管作驱动电路，驱动电路图如下所示：图10点阵显示驱动电路图3.2.58*8点阵模块8*8点阵模块内部电路图如下：山东省电子大赛论文12图118*8点阵模块内部电路图3.2.6电源设计由于单片机输出电压比较小，LED点阵显示采用外部单独供电的方式，排除了点阵亮度不够的问题，使LED显示亮度连续不变。本电源设计电压可调范围：1.5V-12V电路原理图如下：图12可调直流电路图经过C1滤波后的比较稳定的直流电送到三端稳压集成电路LM317T的Vin端(3脚)。LM317T是一种这样的器件：由Vin端给它提供工作电压以后，它便可以保持其+Vout端(2脚)比其ADJ端(1脚)的电压高1.25V。因此，我们只需要用极小的电流来调整ADJ端的电压，便可在+Vout端得到比较大的电流输出，并且电压比ADJ端高出恒定的1.25V。我们还可以通过调整PR1的抽头位置来改变输出电压－反正LM317T会保证接入ADJ端和+Vo