电子技术基础课程设计说明书题目：LED 点阵驱动电路设计学生姓名：学 号： 20110607000院（系）： 电气与信息工程学院专 业：指导教师：2013 年 12 月 15 日1选题背景-4 -11 指导思想-4-12 方案论证 - 4 -13 基本设计任务 - 5 -14 发挥设计任务 - 5 -15 电路特点 - 5 -2电路设计-5 -2.1 总体方框图 - 5 -2.2 工作原理 - 6 -3各主要电路及部件工作原理-6 -3.1 555 多谐振荡电路 - 6 -3.2 74HC161 引脚图及工作原理-73.3 74HC573 引脚图及工作原理 - 8 -3.4 74HC138 引脚图及工作原理 - 9 -3.5AT28C16引脚及相关参数-10-4原理总图-11-5元器件清单-12 -6调试过程及测试数据-12 -6.1 通电前检查 - 12 -6.2 通电检查-126.2.1 按钮开关的检查 -12 -6.2.2 点阵模块的调试 -12 -6.2.3 NE555单元电路的调试-13-6.2.4 74HC161计数器的调试-13-6.2.5 74HC138译码器的调试-13-6.2.6存储器AT28C16的调试-14-6.2.7 74HC573锁存器的调试-14 -6.3 结果分析-14-7小结-15 -8设计体会及今后的改进意见-15 -8.1 体会-158.2 本方案特点及存在的问题-168.3 改进意见 - 16 -参考文献-17 -1 选题背景目前以 LED 半导体发光器件为显示介质的大型显示屏已广泛地被应用。其控制 驱动方式各种各样,也各具特色。在 LED 发光 管的驱动设计上也有许多的方式。由 于大型的点阵显示屏是由上万个或几十万个LED发光象元组成，这也就需要大量的驱 动电路来支持。那么驱动电路设计的好坏就直接影响系统的生产制造成本和显示的 效果及系统的运行性能。设计一个即能满足控制驱动要求,同时使用器件少成本底的 单元控制驱动方案是必要的，以8X8点阵驱动为例进行研究。11 指导思想通过控制 555 单稳态触发器输入脉冲频率信号，再通过计数器作为存储器的输 入，以存储器和译码器作为高低电平的输入，进而控制加在点阵 LED 灯两端的电压， 这样就可以实现LED的亮灭控制。12 方案论证方案一：以 74HC138 的输出端作为 8*8LED 点阵的横向驱动，纵向驱动由三态 门74HC244控制存储器AT28C16的输出端来承担，三态门控制存储器的八位输出只 有一位有效，其他位为高阻态，依次循环。用两组8输出计数器74HC161做为AT28C16 的输入，其中一组专门给另一组置位，每次最多只亮一个灯，每屏需亮64次，让每 屏第一和最后一个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。这样最多可显示 256 个字符，而且还可以实现扩 展功能。方案二：以 74HC138 的输出端作为 8*8LED 点阵的横向驱动，直接以 AT28C16 的输出作为纵向驱动，以74HC138的输入计数器和另外一片74HC161作为AT28C16 的输入，为防止纵向拉电流过小，横向灌电流过大，将两片74HC573加在点阵输入 输出端。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 这样最多可显示16个字符，若要扩展功能需在存储数据上下功夫。综合考虑，采用方案二较好，因为方案一虽显示较多，但电路复杂，不易调试 方案二电路结构简单，但已能实现题目所要求功能。所以从成本、调试和功能等各 方面综合考虑，我们决定选择方案二。13 基本设计任务(1) 能够显示字符09、AZ或az等，显示数量不少于8个；(2) 能够自动循环显示字符。14 发挥设计任务显示字符能够依次向左/右移动。15 电路特点8X8点阵驱动电路整体来说结构简单，易于理解每个元器件的工作原理，但是 对于其每个元器件之间的连接，确实需要在完全通晓每个元器件在电路中所起的功 能后才能理解，将各个功能不同的器件组合就能实现最终的要求。2 电路设计2.1 总体方框图图2-1LED点阵驱动器总体原理2.2 工作原理以 74HC138 的输出端作为 8*8LED 点阵的横向驱动，直接以 AT28C16 的输出作为 纵向驱动，以计数器 1 和计数器 2 作为 AT28C16 的输入，为防止纵向拉电流过小， 横向灌电流过大，将两片 74HC573 加在点阵输入输出端，作为电流缓冲器。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。3 各主要电路及部件工作原理3.1 555 多谐振荡电路图 3-1NE555 多谐振荡电路工作原理：设电容的初始电压Uc = 0, t=0时接通电源，由于电容电压 不能突变，所以高、低触发端Vth =Vo =1/3Vcc，比较器Al输出为高电平， A2输出为低电平，即RD =0，S D = 1 （1表示高电位，0表示低电位），R - S 触发器置1，定时器输出u o=1此时Q = 1，定时器内部放电三极管截止，电源VCC 经R1， R2向电容C充电，Uc逐渐升高。当Uc上升到1/3 Vcc时，A2输出 由0翻转为1，这时RD = SD = 0 R - S触发顺保持状态不变。所以0t t1期 间，定时器输出 u0 为高电平1。 t = t 1时刻， Uc 上升到2/3 Vcc ，比较器 A1的输出由1变为0，这时RD=1，SD=0，R - S触发器复0，定时器输出u0二 0。t 1 t t2期间，Q =0,放电三极管T导通，电容C通过R2放电。VC按 指数规律下降，当VC 2/3 VCC时比较器A1输出由0变为1 ,RS触发器的RD =0, SD =0 ,Q的状态不变，UO的状态仍为低电平。T=t2时刻，Vcc下降到1/3 Vcc，比较器A2输出由1变为0, R-S触发器的RD = 0, S D= 1,触发器处于 1,定时器输出UO =1。此时电源再次向电容C放电，重复上述过程。3.2 74HC161 引脚图及工作原理.2| |3| 冲 | |5 |6| |丁| |8*R CPP0 珂 P2 巴 CEP GND输入输出CRCPLdEPETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q000000000000001t000dcbadcba1t1000000Q3Q2Q1Q01t1000000Q3Q2Q1Q01t1110000状态码加1工作原理：当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、QI、Q0立即为全“0”，这 个时候为异步复位功能。当CR=T”且LD=“0”时,在CP信号上升沿作用后，74LS161 输出端 Q3、 Q2、 Q1、 Q0 的状态分别与并行数据输入端 D3， D2， D1， D0 的状态 一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计 数器加1O74LS161还有一个进位输出端CO,其逻辑关系是CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片 74LS161 可以组成 16 进制以下的任意进制分频器。3.3 74HC573 引脚图及工作原理齐舛DO珂ti Q0Dt3 J QtD2*g Q2D3伟Q3IM74HC573Its Q405jn Q506口 Q607i? Q7GND料n LE工作原理：74HC573的八个锁存器都是透明的D型锁存器，当使能(G)为高时， Q输出将随数据(D)输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平 上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭 时， 新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系 统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器， I/O 通道，双向 总线驱动器和工作寄存器。3.4 74HC138 引脚图及工作原理VTY7345Y774HC138真值功能表输入输出使能地址E3E2E1A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7XXHXXXHHHHHHHHLXXXXXHHHHHHHHXHXXXXHHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHLHHHHHHHLLLHLHHLHHHHHHLLLHHHHHLHHHHHLLHLLHHHHLHHHHLLHLHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHHHHHHHHL工作原理：74HC138按照三位二进制输入码和赋能输入条件，从8个输出端中译 出一个低电平输出。两个低电平有效的赋能输入端和一个高电平有效的赋能输入端 减少了扩展所需要的外接门或倒相器,扩展成 24 线译码器不需外接门;扩展成 32 线 译码器,只需要接一个外接倒相器。在解调器应用中,赋能输入端可用作数据输入端。3.5 AT28C16 引脚及相关参数方式、J脚CEOEVPP/V数据线状态读出00+4+6输出待机（备用）1*+4+6高阻字节擦除01+21输入全为1字节写入01+21输入整片擦除0+9+15V+21输入全为12816的工作方式7匚,6匚5匚4匚,3匚2匚,1匚Q匚0匚1匚2匚D匚 VCC124223 A8322 A9421 WE520