LED点阵驱动电路设计课程设计报告.docx

1．设计任务及要求设计并制作一个8×8LED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（0~9）或字符（A~Z或a~z），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，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，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1Hz，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。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A