电子系统设计
电子系统设计实验报告
基于单片机和FPGA的等精度频率计一、设计任务工作频率通信系统极为重要的参数，频率测量是通信系统基本的参数测试之一。
本设计的主要任务是使用单片机与 EDA 技术设计制作一个简易的等精度频率测试仪，可对输入周期信号的频率进行测量、显示。
被测信号的频率范围和测试的精度要求见相应的设计任务书。
二、设计框图图 1 硬件系统原理框图等精度频率计的主系统硬件框图如图1 示，主要由以下几部分组成：（1）信号整形电路：用于对于放大信号进行放大和整流，以作为PLD 器件的输入信号（2）测频电路：是测频的核心电路模块，由FPGA 或CPLD 器件组成。
（3）单片机电路模块：用于控制FPGA 的测频操作和读取测频数据，并做出相应处理。
（4）数码显示模块：用8 个数码管显示测试结果，考虑到提高单片机I/O 口的利用率，降低编程复杂性，提高单片机的计算速度以及降低数码显示器对主系统的干扰，可以采用串行静态显示方式。
三、测频原理分析3.1 等精度频率测试的原理频率是一个基本的物理量，其它的物理量可以转换为频率进行测量。
测试频率的基本方法包括直接测频和测周法。
其中直接测频法是产生一个标准宽度（例如1s）的时基信号，然后在这个信号时间范围内打开闸门对被测频率信号进行计数。
此方法的弱点之一是高精度的标准时基信号不容易获得；其二，这种方法对于高频信号的测量精度比较有保证，但是对于低频信号由于计数周期有限测试精度较低。
测周法是用被测信号作为闸门信号、对标准脉冲信号进行计数，显然这种方法适合测量低频信号的频率。
等精度测频法的核心思想是用两个计数器分别对标准和被测脉冲进行计数，计数的时间严格同步于被测脉冲。
这种方法的最大优点是测试的精度和被测信号的频率无关，因而可以做到等精度测量。
其测试原理如图2 示。
预置闸门信号是测试命令，即测频的使能信号，该信号为高电平的期间进行测频。
但是当预置闸门信号为高电平时，测频并不是立即开始，而是要等到被测信号的上升沿到来以后，实际闸门信号跳为高电平，测频才真正开始。
电子系统设计的基本原则和方法
电子系统设计的基本原则和设计方法一、电子系统设计的基本原则：电子电路设计最基本的原则应该使用最经济的资源实现最好的电路功能。
具体如下：1、整体性原则在设计电子系统时，应当从整体出发，从分析电子电路整体内部各组成元件的关系以及电路整体与外部环境之间的关系入手，去揭示与掌握电子系统整体性质，判断电子系统类型，明确所要设计的电子系统应具有哪些功能、相互信号与控制关系如何、参数指标在那个功能模块实现等，从而确定总体设计方案。
整体原则强调以综合为基础，在综合的控制与指导下，进行分析，并且对分析的结果进行恰当的综合。
基本的要点是：（1）电子系统分析必须以综合为目的，以综合为前提。
离开了综合的分析是盲目的，不全面的。
（2）在以分析为主的过程中往往包含着小的综合。
即在对电子系统各部分进行分别考察的过程中，往往也需要又电子局部的综合。
（3）综合不许以分析为基础。
只有对电子系统的分析了解打到一定程度以后，才能进行综合。
没有详尽以分析电子系统作基础，综合就是匆忙的、不坚定的，往往带有某种主管臆测的成分。
2、最优化原则最优化原则是一个基本达到设计性能指标的电子系统而言的，由于元件自身或相互配合、功能模块的相互配合或耦合还存在一些缺陷，使电子系统对信号的传送、处理等方面不尽完美，需要在约束条件的限制下，从电路中每个待调整的原器件或功能模块入手，进行参数分析，分别计算每个优化指标，并根据有忽而指标的要求，调整元器件或功能模块的参数，知道目标参数满足最优化目标值的要求，完成这个系统的最优化设计。
3、功能性原则任何一个复杂的电子系统都可以逐步划分成不同层次的较小的电子子系统。
仙子系统设计一般先将大电子系统分为若干个具有相对独立的功能部分，并将其作为独立电子系统更能模块；再全面分析各模块功能类型及功能要求，考虑如何实现这些技术功能，即采用那些电路来完成它；然后选用具体的实际电路，选择出合适的元器件，计算元器件参数并设计个单元电路。
什么是电子设计
什么是电子设计
电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种，无论哪一种电子系统，它们都是能够完成某种任务的电子设备。
通常把规模较小、功能单一的电子系统称为单元电路,实际应用中的电子系统由若干单元电路构成。
一般的电子系统由输入、输出、信息处理三大部分组成，用来实现对信息的采集处理、变换与传输功能。
图1为电子系统基本组成方框图。
图1 电子系统方框图
从系统的角度看,电子系统是能按特定的掌握信号，执行所设想的功能，由一组元件(通常是电子元件)联成的一个整体。
这样，许多东西，譬如从单级放大器到最简单的计算机都可以称为一个电子系统。
我们可以将许多元件集成为一个功能单元，再用若干个功能单元去描述一个系统。
在熟悉、理解与设计电子系统的过程中，这样的功能单元经常不用给出具体的内部结构，而只需从输入输出特性去描述，这就需要用到黑箱分析法。
黑箱辨识方法是系统科学中的主要方法之一。
人们在从事科学讨论时，经常会遇到一些需要熟悉或掌握的系统(称为客体)。
由于种种条件限制，这些客体的内部结构和机理尚不能或不便被直接观看到，仿若一个不透亮的密封箱子，将这种客体称为黑箱(B1ack Box)是极其形象的。
所谓黑箱辨识方法，就是通过考察黑箱的输入、输出
及其动态过程，而不是通过直接考察其内部结构，来定量地讨论黑箱的功能特性、行为方式，从而探究其内部结构和机理。
电子系统设计实验指导书(FPGA基础篇Vivado版)
实验指导书（FPGA 基础篇 Vivado 版）
东南大学 电子科学 ........................................................................................................................................................... 1
安全使用规范
东南大学 电子科学与工程学院
无论何时，外部电源供电与 USB 两种供电方式只能用其中一种，避免因为电压有所差别而烧坏电路板。 采用电压高于5.5V的任何电源连接器可能造成永久性的损害。 插拔接插件前请关闭电路板总开关，否则易损坏器件。 电路板应在绝缘平台上使用，否则可能引起电路板损坏。 不同编码机制不要混接。 安装设备需防止静电。 液晶显示器件或模块结雾时，不要通电工作，防止电极化学反应，产生断线。 遇到正负极连接时需谨慎，避免接反引起开发板的损坏。 保持电路板的表面清洁。 小心轻放，避免不必要的硬件损伤。
实验目的 ....................................................................................................................................................... 17 实验内容 ....................................................................................................................................................... 17 实验要求 ....................................................................................................................................................... 17 实验步骤 ....................................................................................................................................................... 17 实验结果 ....................................................................................................................................................... 22
电子系统设计与工程实践报告
课程设计报告题目电子系统设计课程名称电子系统设计与工程实践院部名称电子与信息工程学院专业电子信息工程班级电子1001班学生姓名李盖（1010910101）指导教师张诚目录摘要 (3)1 设计要求 (3)2 总体设计 (3)2.1系统组成框图 (3)2.2 系统工作原理 (3)3 硬件设计 (4)3.1方波发生电路设计 (4)3.2 滤波电路设计 (4)3.3 放大电路的设计 (4)3.4 加法器的的设计 (5)3.5滤波整形电路设计 (5)3.6功率放大电路设计 (6)4 调试及结果 (6)信号处理系统的设计完成人：李盖（电子1001班）摘要：随着社会的快速发展信息的传输在社会生活的各个领域占据着重要的地位，因此，信号的处理就占据着重要的地位。
这个课题的设计目的是传输1khz 的信号，以20khz 的信号做噪声信号，经过滤波整形和功率放大得到要传输的信号。
其中1khz ，20khz 信号由555定时器构成的多谐振荡器产生，1khz 的信号经过由运放构成的低通滤波器滤波之后经过加法器有衰减放大之后的噪声信号相加，再经过滤波整形之后得到要传输的信号，经过单管放大器之后最终得到所需要的信号。
作品主要由电源部分、信号发生部分、信号处理部分。
我们综合各种因素合理选取了所需要的原件，又经过精心布局和走线最终完成了作品。
1 设计要求主要完成电源、1khz 和20khz 方波的发生、衰减器、放大器、加法器、低通滤波器、功率放大器、比较器等模块的设计。
系统以实现传输1khz 的信号为目的，电源为整个系统供电，1khz ，20khz 信号由555定时器构成的多谐振荡器产生，1khz 的信号经过由运放构成的低通滤波器滤波之后经过加法器模拟产生干扰，与衰减放大之后的噪声信号相加，再经过滤波整形之后得到要传输的信号，经过单管放大器之后最终得到所需要的信号。
2 总体设计2.1系统组成框图2.2 系统工作原理本系统属于多种单个芯片构成的数据处理系统，主要由信号发生、信号处理、信号放大等子系统相互联接组成，具有在信号干扰存在的情况下实现1KHz 方波发生器20KHz 方波发生器1KHz 低通滤波器10KHz 低通滤波器衰减器100mVppTTL 电平TTL 电平放大器100mV ～3VA+B滤波整形电路功放电路负载600欧AB 供电电源0～3V ，1K 方波0～9V 方波信号的无失真传输和放大。
现代电子电路与系统的分析设计与实现方法
现代电子电路与系统的分析设计与实现方法现代电子电路与系统的分析、设计与实现方法是指在设计电子电路和系统时，采用的一系列技术和工具，以确保电路和系统能够达到设计要求，并满足性能、可靠性和经济性等各方面的需求。
在现代电子技术的快速发展下，电子电路和系统设计面临着越来越多的挑战，因此分析、设计和实现方法变得越来越重要。
下面是一些常用的现代电子电路与系统的分析设计与实现方法：1. 基于硬件描述语言的设计：硬件描述语言（HDL）是一种用来描述电子系统硬件行为的语言。
通过使用HDL，设计人员可以对电路进行更高层次的抽象描述，从而更容易进行电路的分析和验证。
常用的HDL包括VHDL和Verilog。
2.元件级设计：元件级设计是指在电路设计中将电路拆分为可独立分析和设计的基本元件。
通过对各个元件的分析和设计，可以实现对整个电路的分析和设计。
3.数字信号处理（DSP）技术：数字信号处理技术在现代电子电路和系统中应用广泛。
通过使用DSP技术，可以对电路中的信号进行精确和高效的处理，以满足各种应用需求。
4.模拟电路分析与设计：模拟电路的分析与设计主要涉及电路的建模、分析和优化。
通过对电路元器件的特性进行数学建模，可以对电路的行为进行准确的分析，并通过各种优化方法来改进电路的性能。
5.电磁兼容性（EMC）设计：在现代电子电路和系统设计中，电磁兼容性是一个重要的考虑因素。
通过采用适当的布线和屏蔽技术，可以有效地减少电磁干扰和抗干扰能力，提高整个电路系统的EMC性能。
6.集成电路设计：集成电路设计是指将多个电路和系统集成到同一芯片上的设计方法。
通过采用现代的集成电路设计流程和工具，可以实现高度集成、低功耗和高性能的电子系统设计。
7.系统级设计和建模：系统级设计是指对整个电子系统进行高层次的建模和设计。
通过对系统功能、性能和约束进行详细分析和建模，可以优化整个电子系统的设计过程。
8.可靠性设计与分析：在现代电子电路和系统设计中，可靠性是一个重要的考虑因素。
电子信息系统设计课程设计
一、涉及内容
电子信息系统设计课程设计是计算机科学与工程专业的一门重要课程。
该课程
主要涉及电子信息系统的设计、开发与优化等方面的知识内容。
在本次课程设计中，我们将围绕电子信息系统的设计实现，结合实际应用场景，对所学知识进行探究与实践。
本次课程设计主要包括以下内容：
1.内容介绍
2.课程目的与教学方法
3.电子信息系统设计原理
4.实践项目案例分析
5.课程设计总结
二、课程目的与教学方法
本课程的主要目的是通过教学实践的方式，帮助学生深入理解电子信息系统设
计的原理与方法，提高学生的实际操作技能，掌握电子信息系统的设计与开发能力。
在教学方法方面，本课程采用理论与实践相结合的方式进行。
理论教学主要通
过讲授课程设计相关知识点和实际案例分析等方式进行；实践教学主要通过实际项目案例对课程所学知识点进行应用与实践。
三、电子信息系统设计原理
在电子信息系统设计方面，需要掌握以下原理：
1。
电子信息系统的设计与开发
电子信息系统的设计与开发随着信息技术的突飞猛进，电子信息系统逐渐成为了人们生产和生活中不可或缺的一部分。
电子信息系统可以帮助我们完成诸多复杂的任务，例如数据处理、实时监测、控制系统等等。
本文将着重介绍电子信息系统的设计与开发，探讨如何设计一款高效的、可靠的电子信息系统。
一、电子信息系统的概念电子信息系统全称Electronic Information System, 缩写为EIS。
它是指使用电子设备来收集、存储、处理、传输和管理信息的系统。
电子信息系统可以结合人工智能和大数据等众多技术，通过不断更新数据来增强系统的可靠性、智能化、高效性和安全性。
电子信息系统在各大行业都有着广泛应用，例如金融、医疗、建筑、交通等。
电子信息系统的设计和开发需要涉及大量的计算机技术与知识。
二、电子信息系统的设计原则1. 可扩展性：电子信息系统设计时需考虑未来需求的扩展和变更，容易替换和升级硬件及软件，能够快速地满足新需求。
2. 稳定性：系统需要保证稳定性，确保系统运行期间的高效性和稳定性。
3. 可靠性：电子信息系统需要经过严格的测试和验证，确保系统运行的安全稳定。
4. 系统的安全性：保护存储在电子信息系统中的数据的安全，杜绝安全漏洞。
5. 易用性：简单的操作界面和操作流程，让用户快速学习和使用。
三、电子信息系统的开发流程1. 需求分析：在开发之前需要进行需求分析，明确系统所需的功能和需求。
需求分析是开发的基础，它直接决定了后续开发工作的方向和成败。
2. 系统设计：在需求分析的基础上，制定电子信息系统的总体架构和模块划分。
系统设计需要充分考虑各种因素，例如硬件、软件、网络、通信、安全等等。
3. 开发实现：在系统设计的基础上，进行软件和硬件的开发。
4. 测试评估：对电子信息系统进行测试和评估，确保系统运行的正确性和稳定性。
5. 系统上线：系统通过测试评估后，可以正式上线投入使用。
四、电子信息系统的应用领域1. 金融领域：如ATM自动柜员机、证券交易、网上银行等。
《电子系统综合设计》课程思政方案
《电子系统综合设计》课程思政方案一、课程思政设计思路(1)教学总括要求“课程思政”是近年来对高校专业课教学提出的新要求，其目的在于课本知识与社会实际相结合，避免教师的闭门造车，也避免学生闭眼看世界。
从专业课程角度让学生看到社会真实的发展现状、未来的发展趋势以及对未来人才的需求。
(2)思政专业化要求体系化专业课程的思想政治教育目标的确定，并不意味着具体课程的思想政治教育教学目标已经形成，需要课程负责人、思想政治理论课教师、专业课程教师开展合作，从学生的知识、能力、情感、态度、价值观等维度，对专业课程的教学目标进一步细化。
具体而言，需要处理好三个问题:第一，结合对思想政治教育元素的具体开发，立足与思政课程协同的理念，设定具体章节的思想政治教育教学目标。
课程思政与思政课程在教学推进上并不是“亦步亦趋”，但在整体节律上要保持内在的一致性和关联性。
因而，在具体章节的思想政治教育教学目标的开发上，除了考虑与思政课程的协同外，更主要的是要立足本章节的思想政治教育元素开发、课型等，设定具体的思想政治教育教学目标及其侧重点。
第二，各章节的思想政治教育教学目标的内在逻辑梳理。
在各章节思想政治教育教学目标的梳理上，要注意两个问题:体现一定的逻辑性，即顺序性;在涉及同一思想政治教育主题的教学上，要注意层次性和视角的选取，以利于提升思想政治教育教学的实效。
第三，将具体的教学目标写入教学大纲，确定具体课程的思想政治教育教学目标体系。
具体章节的思想政治教育目标体系化之后，需要与专业课程的目标体系结合，写入教学大纲和教学日历，进而形成“专业课程思政”教学大纲。
单次课的思想政治教育教学目标设计专业课程的思想政治教育目标的实现，必须立足课堂教学。
因此，依据“专业课程思政”教学大纲，研制形成具体章节的教案，确定每节课的思想政治教育教学目标以及与其对应的教学评价体系。
每节课的思想政治教育教学目标，来自对课程思政教学目标的具体分解，而这种分解是基于对每节课专业知识点所蕴含的思想政治教育元素的挖掘情况而定的。
电子系统设计部分课后答案
V
R3 R2 R3
VCC
1 2
VCC
所以取R2=R3=10k。
静态时，放大器输出电压应等于同相
输入端电压。
C1、C2为放大器耦合电容，取 C1=C2 =10uF。
电压放大倍数︱Auf︱=RF/R1 =10，所以RF=10R1。 取R1=20k,则RF=200k。
第二次作业及参考答案
1、用一双电源供电的运放，设计一单电源交流电压放大电路， 电压放大倍数为10倍。
v4
2R2 R1
R1
v R1
1
2R2 R1
(v1
+
v2 )
_ A1
R2 R3 _
vo
_ vo
R4 R3
(v3
v4 )
R4 R3
1
2R2 R1
(v1
v2 )
vR1=v1-v2
iR1
Av
vo v1 v2
R4 R3
1
1、什么是电子系统？电子系统由哪几部分组成以及每部分的 作用。 答：通常将由电子元器件或部件组成的能够产生、传输、采 集或处理电信号及信息的客观实体称之为电子系统。
一般电子系统由输入电路、信息处理、输出电路三大部分 组成。 输入电路：主要是对输入信号进行预处理，比如滤波或模数 转换等，使更加适合信息处理； 信息处理：对预处理后的信号进行运算、转换、比较等不同 的处理。 输出电路：对处理后的信号进行功率放大或数模转换等，使 之适合输出需要。
先进性，主要针对科研攻关项目。
可靠性，主要针对军工、航天领域。
实用性，主要针对市场产品，要求对价格、性能和可靠性综
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电子系统课程设计
音
乐
彩
灯
控
制
器
的
设
计
班级：11电子班
姓名：
学号：
小组其他成员：
日期：2014年12月8日
整体电路设计部分
【一、实验目的】
1.了解掌握89C51单片机的基本知识及工作原理
1. 了解89C51单片机控制单色8*8点阵屏显示的方法
2. 了解LED显示原理及其动态显示的过程
【二、实验器材】
AT89C51一块 8*8点阵一块 74LS595两块 导线若干
【三、实验原理】
1. AT89C51原理
AT89C51是一种带4KB可编程可擦除只读存储器的低电压，高
性能微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反
复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术
制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多
功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51
是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51
单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方
案。AT89C51引脚即外观如下图所示：
管脚说明：
VCC:供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏极开路双向1/0口，每脚可吸收8TTL
门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用
于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在
Flash编程时,P0口作为原码输入口,当FLASH进行校验时,P0输出原
码,此时P0外部必须被拉高.
P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓
冲器能接出4TTTL门电流.P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用
作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉
的缘故.在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器
可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上
拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时，P2口管脚被外部拉底，
将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储
器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据
存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在
Flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收
输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电
平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输
出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚
备选功能
P3.0 RXD （串行输入口）
P3.1 TXD （串行输出口）
P3.2 /INT0 (外部中断0 )
P3.3 /INT1 （外部中断1）
P3.4 T0 （记时器0外部输入）
P3.5 T1 （记时器1外部输入）
P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器
周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于
锁存地址的地位字节。在Flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器
频率的1/6。因此它可用做对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而
要注意的是：每当用做外部存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁
止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，
MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理
器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期
间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这
两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器
（0000H—FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，
/EA将内部锁定为RESET：当/EA端保持高电平时，此间内部程序存
储器。在Flash编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1： 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2： 来自反向振荡器的输出。
89C51单片机内部结构图：
AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双
向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编
程定时计数器，2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法
进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结
合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成
本。
主要性能参数：
1）与MCS-51产品指令系统完全兼容
2）4k字节可重擦写Flash闪速存储器
3）1000次擦写周期
4）全静态操作：0Hz—24MHz
5）三级加密程序存储器
6）128*8字节内部RAM
7）32个可编程I /O口线
8）低功耗空闲和掉电模式
9）6个中断源
整体电路图：
2.串入并出移位寄存器74HC595
列驱动电路由集成电路74HC595构成。它具有一个8位串入并出的移
位寄存器和一个8位输出锁存器，而且移位寄存器和输出锁存器的控
制是各自独立的，可以实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行
的列数据，即达到数据准备的目的。
图2.5 74HC595外形及内部逻辑结构
74HC595的外形及内部结构如（图2.5）所示。它的输入端有8
个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。
引脚SI是串行数据的输入端。引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉
冲，在其上升沿发生移位，并将SI的下一个数据输入最低位。移位
后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输
入端。RCK是输出锁存器的输入信号，其上升沿将移位寄存器的输出
输入到输出锁存器。引脚G是输出三态门的开放信号，只有当其为低
时锁存器的输出才开放，否则输出端为高阻状态。SCLR信号是移位
寄存器的清0输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为0。由于
SCK和RCK两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输
出锁存互不干扰。芯片的输出端为QA～QH，最高位QH可作为多片
74HC595级联应用时向上一级的级联输出。但因QH受输出锁存器输
入控制，所以还从输出锁存器前引出了QH’，作为与移位寄存器完
全同步的级联输出。
由74HC595在4.5V供电的情况下（25℃），可以达到21MHz以上
的时钟频率，而我们采用的89S51的时钟频率只有24MHz，串口方式
0的时钟频率只有fosc/12=2MHz，所以74HC595完全胜任；由于
74HC595输出高电平时每个管脚的驱动电流只有20mA，而每个LED发
光管的驱动电流也是20mA，要是8个发光管同时轮流点亮的时候瞬
间电流必定大于20mA，所以我们采用是采用吸收电流的方式直驱LED
发光管。
【四、实验步骤】
整体电路图：
1. 按照电路图连接电路
2. 插上电源进行实验
3. 按下按键换音乐
4. 记录结果
【五、实验结论】
本文通过设计单片机控制单色LED显示屏的方法，对LED显示模块
单元如何进行行列信号控制及信号传输中的驱动问题进行了研究。介
绍了硬件的原理以及连接的方法，软件的设计流程，经焊接并调试后
可以正常显示汉字、图片信息，并且可动态显示。
硬件部分的设计保证了点阵的正常工作。列驱动电路中的
74HC595实现了串入并出，并且带有锁存和移位的功能；而74LS244
则是防止外界的干扰会对显示屏造成乱码。行驱动电路使用了3－8
线译码器74LS138驱动TIP127大电流低电阻的N沟道场效应管，因
为如果用单片机直接连接LED点阵，引脚不够，同时驱动能力也不行，
而用了这个译码器，可以节省引脚，并且方便做大屏幕的时候扩展。
软件部分的设计跟硬件完美配合实现汉字、图形的显示。通过
LED点阵显示原理，我们知道只要合理的安排行选信号以及列信号同
时导通的组合顺序就可以显示任何的图形、文字。软件的设计就是完
成将汉字点阵数据通过一些特殊的算法调整，得到跟LED点阵相对应
的数据，并将这些数据以及控制信号传送到LED点阵屏，来实现预期
的显示效果。
但本设计同时也存在着一些问题。在硬件方面，整个屏幕上会存
在一些LED不是很亮，还有信号容易受到外界的干扰，屏幕会有些跳
动，所以很应该加强硬件抗干扰的能力。在软件方面，显示的方式比
较单一，还可以考虑其他种显示方式，如上下移动，向右移动，以及
从中间向四周扩散的移动方式。
附：
实物图：