多位LED扫描译码驱动电路.docx
- 文档编号:14331575
- 上传时间:2023-06-22
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:21.17KB
多位LED扫描译码驱动电路.docx
《多位LED扫描译码驱动电路.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多位LED扫描译码驱动电路.docx(11页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
多位LED扫描译码驱动电路
资料范本
本资料为word版本,可以直接编辑和打印,感谢您的下载
多位LED扫描译码驱动电路
地点:
__________________
时间:
__________________
说明:
本资料适用于约定双方经过谈判,协商而共同承认,共同遵守的责任与义务,仅供参考,文档可直接下载或修改,不需要的部分可直接删除,使用时请详细阅读内容
电气信息学院
多位LED扫描译码驱动电路
课程设计报告
课题名称电子技术课程设计
专业班级12级电气自动化02班
学号1204190224
学生姓名王嬉嬉
指导教师郑宽磊
评分
2014年5月26日至6月15日
摘要3
一.课程设计目的4
二.方案分析与选择4
2.1电阻4
2.2二极管6
2.3LED数码管9
2.474LS161……………………………………………………………………………..10
2.574LS153………………………………………………………………………………11
2.674LS138………………………………………………………………………………12
2.7CD4511……………………………………………………………………………….13
三.多位LED译码扫描驱动电路原理15
3.1设计多位LED译码驱动电路框图15
3.2方波产生电路15
3.3方波转化成脉冲信号16
3.4LED动态扫描和驱动电路16
3.5LED动态扫描原理……………………………………………………………………17
四.仿真与调试18
五.元件清单.20
六.心得体会………………………………………………………….20
七.参考文献…………………………………………….……………21
摘要
LED(LightEmittingDiode)行业现在成为一个快速发展的新兴产业,市场空间巨大,前景广阔。
本文介绍了多位LED扫描译码驱动电路,其中着重介绍了LED动态扫描的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、及详细的使用说明和工作流程。
LED数码管是利用7个LED(发光二极管)外加一个小数点的LED组合而成的显示设备.LED数码管可以显示0~9等10个数字和小数点,通常用来显示时间、速度、系统状态等。
关键词:
LED数码管动态扫描译码器
ABSTRACT
LED(LightEmittingDiode)industryhasnowbecomeafast-growingemergingindustry.Themarkethasbigandbroadprospects.BasedonanumberofLEDscandecodingdrivecircuit,thisarticledescribestheLEDDynamicscandisplayandinterfacedesign.
ItsfocusisontheLEDdynamicscanninghardwaredesignideas,featuresandprinciplesofthevariouspartsofthehardwarecircuit,andthecorrespondingsoftwareprogramming,aswellasdetailedinstructionsforuseandworkprogress.
Asanewdisplay,LEDdigitaltubeisonedisplaydevicecombinedbysevenLED(lightemittingdiode)andthedecimalpointLED.
LEDdigitaltubecanbedisplayed0to9total10digitsanddecimalpoints,
Usuallyit’susedtodisplaytime,speedandsystemstatewidely.
Keywords:
LightEmittingDiodedynamicscanningthedecoder
一.课程设计的目的
1)巩固和加深所学电子技术课程的基本知识(数字部分和模拟部分),提高综合运用所学知识的能力。
2)培养学生独立思考和团队合作能力。
3)通过设计方案的分析比较、元件选择及画电路图等环节.初步掌握设计的原理和仿真软件的使用。
4)提高学生的动手能力.掌握常用仪器设备的正确使用方法,学会对简单实用电路的实验调试。
5)了解与课题有关的电路以及元器件的工作原理,能按课程设计任务书的要求编写设计说明书,能正确反映设计和实验成果,能正确绘制电路固等。
6)培养学生根据课题需要选用参考书、查阅资料,学会独立思考等能力。
二.方案分析与选择
首先使用集成运放构造成振荡电路,设计一个能够产生1Hz-2KHz频率连续可调的方波信号;对方波信号进行信号整形和调理,得到一个可供数字电路使用的脉冲信号;脉冲信号送给数字电路部分,实现计数和译码控制电路对多位LED显示器的动态扫描和驱动。
2.1电阻
此次课程设计,我们只用了1个1K的电阻,1个5.1K的电阻,两个10K电阻,两个20K电阻,一个200K电阻和一个200k滑动变阻器,一部分用作负载,另一部分用来分压。
关于电阻,下面介绍一下关于色环的知识。
这样,我们就不用每次都去拿万用表读数了。
以下是色环颜色所代表的数字或意义
示例:
如图2-1所示左图所示,电阻的色标是由左向右排列的,电阻为27000Ω±0.5%
而精密电阻器的色环标志用五个色环表示。
第一至第三色环表示电阻的有效数字,第四
色环表示倍乘数,第五色环表示允许偏差。
右图所示的电阻为17.5Ω±1%。
图2-1色环示例
2.2二极管
二极管(国标)
此次课程设计,我们用到的是稳压二极管
关于二极管,下面介绍一下二极管的判别及参数。
1).简述
半导体是一种具有特殊性质的物质,它不像导体一样能够完全导电,又不像绝缘体那样不能导电,它介于两者之间,所以称为半导体。
半导体最重要的两种元素是硅(读“guī”)和锗(读“zhě”)。
二极管最明显的性质就是它的单向导电特性,就是说HYPERLINK"电流只能从一边过去,却不能从另一边过来(从正极流向负极)。
2).半导体二极管的极性判别及选用
(1)半导体二极管的极性判别
一般情况下,二极管有色点的一端为正极,如2AP1~2AP7,2AP11~2AP17等。
如果是透明玻璃壳二极管,可直接看出极性,即内部连触丝的一头是正极,连半导体片的一头是负极。
塑封二极管有圆环标志的是负极,如IN4000系列。
无标记的二极管,则可用万用表HYPERLINK"\t"_blank"电阻挡来判别正、负极,万用表电阻挡示意图见图T304。
2二极管的选用
通常小功率锗二极管的正向电阻值为300~500Ω,硅管为1kΩ或更大些。
锗管反向电阻为几十千欧,硅管反向电阻在500kΩ以上(大功率二极管的数值要大得多)。
正反向电阻差值越大越好。
点接触二极管的工作频率高,不能承受较高的电压和通过较大的电流,多用于检波、小电流整流或高频开关电路。
面接触二极管的工作HYPERLINK"电流和能承受的功率都较大,但适用的频率较低,多用于整流、稳压、低频开关电路等方面。
选用整流二极管时,既要考虑正向电压,也要考虑反向饱和HYPERLINK"电流和最大反向电压。
选用检波二极管时,要求工作频率高,正向电阻小,以保证较高的工作效率,特性曲线要好,避免引起过大的失真
3)二极管的功能及类型
利用二极管单向导电的特性,常用二极管作整流器,把交流电变为直流电,即只让交流电的正半周(或负半周)通过,再用HYPERLINK"\t"_blank"电容器滤波形成平滑的直流。
事实上好多电器的电源部分都是这样的。
二极管也用来做检波器,把高频信号中的有用信号“检出来”,老式收音机中会有一个“检波二极管”,一般用2AP9型锗管。
二极管的类型也有好几种,对于HYPERLINK"\t"_blank"电子制作来说,常常用到以下的二极管:
用于稳压的稳压二极管,用于数字电路的开关二极管,用于调谐的变容二极管,以及光电二极管等,最常看见的是发光二极管
2.3LED数码管
此次课程设计,我们用到了四共阴极LED数码管。
数码管其实也是由发光二极管所构而成的,下面介绍一下构成和参数。
常用的LED数码管如图所示。
它是利用发光二极管的制造工艺,由7个条状管芯和一个点状管芯的发光二极管制成。
LED数码管有两种不同的结构形式,其等效电路分别如图所示。
各段发光二极管的阳极连在一起作为公共端,因此称为共阳极数码管。
工作时应当将阳极连电源正极,各驱动输入端通过限流电阻接相应的译码驱动器的输出。
当译码驱动器的输出为低电平时,数码管相应的段变亮。
LED数码管各段发光二极管的伏安特性与普通二极管类似,只是正向压降稍大,在正向电流达到适当大小时就能发光。
在一定范围内,发光亮度和正向电流的大小近似成正比,但正向电流应小于允许的最大电流,并应留有适当的裕量,一般以不超过极限HYPERLINK"电流的70%为宜。
因此,它的驱动输入端和译码电路或电压源相连时,应当串接合适的限流电阻,以免损坏器件。
表B314列出了几种数码管的参数。
2.474LS161真值表和引脚图
管脚图介绍:
时钟CP和四个数据输入端P0~P3
清零/MR
使能CEP,CET
置数PE
数据输出端Q0~Q3
以及进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)
从74LS161功能表功能表中可以知道,当清零端CR=“0”,计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”,这个时候为异步复位功能。
当CR=“1”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1。
74LS161还有一个进位输出端CO,其逻辑关系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。
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。
2.574LS153的真值表和引脚图
<74ls153引脚图>
74153里面有两个地址码共用的4选1数据选择器。
通过输入不同的地址码A1,A0,可以控制输出Y选择4个输入数据D0~D3中的一个
2.674LS138的引脚图和真值表
74HC138管脚图:
74LS138 为3线-8线译码器,共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式,其工作原理如下:
当一个选通端(G1)为高电平,另两个选通端(/(G2A)和/(G2B))为
低电平时,可将地址端(A、B、C)的二进制编码在一个对应的输出端以低
电平译出。
利用G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成24线译码器;若外接一个反
相器还可级联扩展成32线译码器。
若将选通端中的一个作为数据输入端时,74LS138还可作数据分配器
2.7CD4511的真值表和原理图
三.多位LED扫描译码电路原理
3.1多位LED扫描译码电路设计框图
方波产生电路
信号整形首先使用集成运放构造成振荡电路,设计一个能够产生1Hz-2KHz频率连续可调的方波信号;对方波信号进行信号整形和调理,得到一个可供数字电路使用的脉冲信号;脉冲信号送给数字电路部分,实现计数和译码控制电路对多位LED显示器的动态扫描和驱动。
和调理
控制
电路
S1
S0
四位四选一数据选择器
方波
CP
4
4
4
4
1D2D3D4D
4
1位LED译码驱动器
7
4位LED显示电路
3.2方波产生电路
利用集成运放构成迟滞比较器产生方波信号,测量所产生方波信号的频率,并记录观察其波形
图1迟滞比较器方波产生电路
3.3方波信号整形和调理变换成脉冲信号
由方波信号得到0和+5V高低电平脉冲信号,用示波器观察原始方波信号以及整形和调理后的脉冲信号,完整记录。
图2脉冲信号电路
3.4LED动态扫描和驱动电路
该部分包括以下电路:
(1)二位二进制(四进制)计数器电路部分,利用四位二进制同步加法计数器161的D1和D0实现;
(2)两片双四选一数据选择器153部分实现4位LED数据的输入;(3)一片显示译码驱动器CD4511,驱动4位七段共阴数码管;(4)三线-八线译码器138,在计数器的控制下依次送给数码管共阴端低电平,实现多位LED的扫描和点亮。
图3LED动态扫描和驱动电路
3.5LED动态扫描原理
数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极通过74LS138来控制,位元选通由CD4511控制,我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位元就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。
透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。
在轮流显示过程中,每位元数码管的点亮时间为1ms到2ms,LED数码管动态显示就是一个一个地轮流点亮各个数码管,对于每一个LED数码管来说,每隔一段时间就点亮一次,由于人的“视觉暂留”现象及发光二极体的“余辉效应”,采用循环扫描的方式,分时轮流选各数码管的公共端,使数码管轮流导通显示。
当扫描速度达到一定程度时,人眼就分辨不出来了。
尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示数据,认为各数码管是同时发光的。
尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示资料,不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样的。
四.仿真与调试
仿真电路图
调试过程
调试过程中的问题与解决方法
通电后数码管不能工作
解决方法:
我和组员一起把面包板上的接线重新按照电路图检查一遍,检查出芯片的引脚接错还有-12V电源插错插孔。
第三第四数码管a二极管不亮
解决方法:
我和组员用示波器检查了方波产生电路,结果正常。
然后又检查74LS138输出脉冲,结果也正常,我们检查不出哪里出了错误,我们请其他的同学帮忙检查,同学检查出是数码管的连线出了错误,改正后正常工作。
五.器件清单
六.心得体会
刚开始做这个课程设计的时候感觉无从下手,通过老师的详细讲解和查阅相关的文献,思路才清晰。
大致的方框图已成型,然后结合老师所给的图形,自己又增加了一点创新,有一些元件的作用不知道,然后跟同组的同学讨论后,彻底明白了整个电路图及工作原理。
然后用MULTISIM把自己设计的整个电路图画出来,在此过程中花了大量的时间,一方面是对软件的不熟,另一方面是对每个芯片的引脚不熟,同时还要布置元件的分布,由于纸张是有限的,所以我们要考虑整个电路图放置,设计过程中要求逻辑思路严谨,通过这次的设计,我对数字电子技术又更加深刻的认识,在学习这么课时,感觉电路和芯片都是零散的,而借这个机会让我把他们组合到一起,同时针对之前的一些小问题也迎刃而解,其次我也意识到团队的力量是无穷的,我们应该相信每一个组员,相互学习,最终通过自己的努力和队友的互助,我终于取得了一些收获。
七.参考文献
《电子技术基础(第五版)》康华光.高教出版社,2006
《电子技术课程设计指导》彭介华.高教出版社,1997年
《电子线路设计、实验与测试(第三版)》谢自美.华中科技大学出版社,2006年
《电子技术实验》汪学典.华中科技大学出版社,2006年
《电子线路设计、实验与测试》谢自美华中科技大学出版社
《电子技术实验》汪学典华中科技大学出版社
致谢
感谢电气信息学院能给我们安排这一门课程设计,同时也感谢戴老师给我们的精心讲解和耐心指导,最后感谢同组同学给我的帮助,通过大家的共同努力,我们受益匪浅。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- LED 扫描 译码 驱动 电路