LED电子显示屏的方案设计书报告(完整).docVIP

“TI杯”电子设计大赛 报告 A题：LED电子显示屏的设计 队员：赖 波 2802107013 队员：漆志龙 2802107021 队员：朱维各 2802107012 2010-5-27 LED电子显示屏的设计 电子工程学院2008级 赖波 漆志龙 朱维各 【摘要】本系统中的LED电子显示屏采用基于AT89S52的单片机最小系统来控制，运用串行通信方式输出数据，具有占有引脚少，系统相对简单的特点；通过简单的编程修改显示屏可以显示不同的、相当多的信息，且在必要的情况下可以扩展更大的外部存储器；显示屏采用PCB制作，更加容易扩展，更具有实用性。另外，此LED电子显示屏的电源采用了开关电源模块，具有电压稳点，效率高的优点。该20*16电子显示屏各点亮度均匀、充足，满足了显示数字和文字稳定、清晰、无串扰的要求。 关键词： 单片机控制模块 开关电源 效率 5*8点阵模块 1.系统设计 1.1整体方案设计 LED电子显示屏框图 1.2硬件方案论证与比较 1.2.1电子显示屏模块 采用6块市场上常见的8*8点阵模快组成24*16的大点阵，在编程的时候只利用其中的20列，余下的4列空置。此种设计从细处来看不符合项目的原意，且点阵模块没有充分的利用，浪费了空间和资源。 采用320个LED焊接成20*16的模块，以满足题目的要求。但是此种方法耗时且浪费资源，LED需要较大的驱动来满足亮度要求。这样焊接的显示屏也不容易达到亮度均匀、充足，显示文字清晰的基本要求。 采用6块运用相对较少的的5*8点阵模块拼接成20*16的模块。这种设计组合正好可以契合题目要求，而且容易实现电子显示屏各点亮度均匀、充足，显示数字和文字稳定、清晰、无串扰的要求。由于引脚数量也不是很多，更容易操作。综合考虑，本系统采用此方案。 不论采用哪种方案，由于涉及到较多的焊接工作，究竟采用多层万能板焊接，还是使用会具有众多跳线的单层万能板，亦或是使用PCB板来实现也是不得不面对的问题。考虑到PCB板具有焊接的便利性，系统的稳定性以及系统的整体美观性，我们采取了运用PCB板来实现的方案。（原理图见附件） 1.2.2 电源模块 一、整流滤波模块 市电经过整流滤波后可以变成比较平滑的直流，其原理如下图： 上图画出了电容滤波电路在带电阻负载后的工作情况。接通交流电源后，二极管导通，整流电源同时向电容充电和向负载提供电流,输出电压的波形是正弦形。在时刻，即达到u2 90°峰值时，u2开始以正弦规律下降，此时二极管是否关断，取决于二极管承受的是正向电压还是反向电压。 先设达到90°后，二极管关断，那么只有滤波电容以指数规律向负载放电，从而维持一定的负载电流。但是90°后指数规律下降的速率快，而正弦波下降的速率小，所以超过90°以后有一段时间二极管仍然承受正向电压，二极管导通。随着u2的下降，正弦波的下降速率越来越快，uC 的下降速率越来越慢。所以在超过90°后的某一点，例如图5(b)中的t2时刻，二极管开始承受反向电压，二极管关断。此后只有电容器C向负载以指数规律放电的形式提供电流，直至下一个半周的正弦波来到，u2再次超过uC，如图5(b)中的t3时刻，二极管重又导电。 以上过程电容器的放电时间常数为  电容滤波一般负载电流较小，可以满足td较大的条件，所以输出电压波形的放电段比较缓，纹波较小，输出脉动系数S小，输出平均电压UO(AV)大，具有较好的滤波特性。 功耗小，效率高体积小，重量轻稳压范围宽 Buck电路工作原理：Buck电路组要由开关管，续流二极管，电感和电容组成。PWM控制器产生的控制信号来控制开关管的导通和截止。当控制信号为高电平时开关管导通，电流流过开关管，流经电感，向负载供电。同时向电容充电。当控制信号为低电平时，开关管截止，没有电流从开关管流过。但是由于电感和电容都有存储能量的功能，所以即使没有电流从开关管流过，电感也可以通过续流二级管向负载提供电流，同时由于电容两端的电压不能瞬间变化，在开关频率足够大的时候电容可以保持输出电压的稳定。理论上讲，电感值越大，电容越大和开关频率越高，输出电压的变化范围越小，输出电压越稳定。PWM控制信号的高电平时间越长，输出电压越大；反之高电平时间越短，输出电压越小。 ②DC—DC变换器稳压原理 在输入电压或负载变化，要保证输出电压保持稳定时，可以采用两种方案。第一可以维持开关管的截止时间TOFF不变，通过改变脉冲的频率f来维持输出电压U0的稳定，这便是脉冲频率调制（PFM）控制方式DC-DC变换器；第二可以保持脉冲的周期T不变，通过改变开关管的导通时间TON，即脉冲的占空比q，以实现输出电压的稳定，这就是脉宽调制（PWM）控制方式DC-DC变换器