LED点阵驱动电路设计

电子技术基础课程设计说明书题目：8x8 LED点阵驱动电路设计

学生姓名：***

学号： ************

院（系）：理学院

专业：电子科学与技术

指导教师：***

2015 年 12 月 28日

目录

1 选题背景 (1)

1.1 基本设计任务 (1)

1.2 发挥设计任务 (1)

1.3 设计原理 (1)

1.4 方案论证 (1)

2 电路设计 (2)

2.1 电路设计框图 (2)

2.2 工作原理 (3)

3 各主要电路及部件工作原理 (3)

3.1 555多谐振荡电路 (3)

3.2 74HC161引脚图及工作原理 (5)

3.3 74HC138引脚图及工作原理 (6)

3.4 74HC573引脚图及工作原理 (7)

3.5 AT28C16引脚图及相关参数 (7)

3.6 上电复位及开关手动复位电路设计 (8)

3.7 8x8共阴点阵 (9)

3.8 74HC04引脚图及功能 (10)

4 原理总图 (12)

5 元件清单 (13)

6 调试过程及测试数据（采用分模块调试） (13)

6.1 通电前检查 (13)

6.2 复位电路及手动开关复位电路的调试 (13)

6.3 NE55的调试 (14)

6.4 AT28C16的调试 (14)

6.5 结果观察调试 (15)

7 电路实物 (15)

7.1 整体实物电路展示 (15)

7.2 电路功能部分展示 (16)

8 小结 (19)

9 设计体会及改进意见 (19)

9.1 设计体会 (19)

9.2 设计不足 (19)

9.3 设计改进意见 (19)

参考文献 (20)

1 选题背景

LED 点阵显示是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示方式。目前，由于成本及实用性的优势，以LED半导体发光器件为显示介质的大型显示屏在公共场合的广告宣传、通告发布等方面已得到广泛的应用，其驱动方式也随着技术的逐渐成熟而变得丰富多样，且各具特色。一个大型LED显示屏由上万个甚至更多的LED单元构成，而如何控制这些单一的单元按照我们的预期呈现显示内容,即LED的单元驱动电路的设计便显得尤为重要。如何设计一个既能满足显示要求又能尽量节省成本的LED驱动电路呢？在这里，我以8x8点阵为例进行研究。

1.1 基本设计任务

(1)能够显示0~9、a~z或A~Z，显示字符数量不少于8个；

(2)能手动或自动循环显示字符。

1.2 发挥设计任务

可实现显示内容的左右移动。

1.3 设计原理

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。

1.4 方案论证

方案一：以74HC161和74HC138构成顺序脉冲发生器，输出作为共阴8x8点阵的横向驱动，纵向驱动由三态门74HC244控制存储器AT28C16的输出来进行调节，三态门控制存储器的八位输出只有一位有效，其它处于高阻状态，依次循环。用两组8输出计数器74HC161作为AT28C16的地址输入，其中一组为另一组置位，每次可点亮一个灯，需要八分之一个字节，只需设置64个灯的总的点亮时间小于人眼的分辨时间（大概为0.02s），利用人眼

的视觉暂留，64次循环后可点亮一屏画面，即显示一个完整画面，保持一段时间内显示不变，且在均等时间内亮起下个画面，即可实现所需的功能。因为所用地址有11个，依照原理最多可显示256个画面，即可在实现基础内容的基础上实现拓展内容。

方案二：以3输出的74HC161和74HC138构成顺序脉冲发生器，输出作为共阴8x8点阵的横向驱动，直接以AT28C16的输出作为纵向的驱动，以74HC138的输入计数器74HC161和另一片4输出的74HC161的输出作为AT28C16的地址输入，同时为防止纵向拉电流过小，横向灌电流过大，分别将横纵向输出接入一八进制非反转透明锁存器74HC573，并由它的输出分别驱动共阴管的横纵向。每次点亮8个灯，点亮一屏画面需8个字节，只需设置8次点亮的总时间小于人眼的分辨时间，利用人眼视觉暂留，即可实现画面显示，保持一段时间内画面不变，继而显示下个画面。因为存储器地址输入有7位，所以最多能显示16个画面。可以完成基本任务，但拓展内容的实现还需对存储器地址进行拓展。

综合以上两种方案，方案一虽然可以显示较多画面且可直接实现拓展内容，但电路较为繁复，调试不易。而方案二电路简单，但已能实现基本功能，且可以在拓展存储地址的情况下实现拓展功能。故出于成本和时间的考虑，我选择了方案二。

2 电路设计

2.1 电路设计框图

图2-1 LED点阵驱动器总体原理

2.2 工作原理

以3输出的74HC161和74HC138构成顺序脉冲发生器，输出作为共阴8x8点阵的横向驱动，直接以AT28C16的输出作为纵向的驱动，以74HC138的输入计数器74HC161和另一片4输出的74HC161的输出作为AT28C16的地址输入，同时为防止纵向拉电流过小，横向灌电流过大，分别将横纵向输出接入一八进制非反转透明锁存器74HC573，并由它的输出分别驱动共阴管的横纵向。每次点亮8个灯，点亮一屏画面需8个字节，只需设置8次点亮的总时间小于人眼的分辨时间，利用人眼视觉暂留，即可实现画面显示，保持一段时间内画面不变，继而显示下个画面。因为存储器地址输入有7位，所以最多能显示16个画面。可以完成基本任务，但拓展内容的实现还需对存储器地址进行拓展。

3 各主要电路及部件工作原理

3.1 555多谐振荡电路