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        STM32單片機(jī)的LED廣告牌

        2021-09-26 08:19:40無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院朱文博樂明于
        電子世界 2021年16期
        關(guān)鍵詞:單片機(jī)信號(hào)設(shè)備

        無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 朱文博 徐 燕 樂明于

        基于STM32單片機(jī)的LED廣告牌它的設(shè)計(jì)方案主要使用了一款由st公司生產(chǎn)的STM32單片機(jī)。以stm32單片機(jī)為主要的控制驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)了LED顯示裝置的顯示和使用。顯示功能主要事依由led顯示裝置上的若干個(gè)led燈利用掃描的方式來顯示一連串的文字,或者數(shù)字圖形等功能。而掃描功能其基于了若干個(gè)8位串行輸入、并行輸出的位移緩存器:74HC595。使用它使得我們可以用很少的驅(qū)動(dòng)接口來驅(qū)動(dòng)像廣告牌這樣需要多個(gè)接口驅(qū)動(dòng)的裝置。

        LED顯示是20世紀(jì)80年代末在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展起來的一種新型信息顯示媒體,它采用點(diǎn)矩陣模塊或像素單元構(gòu)成大面積的表面顯示,具有性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn),平板顯示器作為平板顯示器的主要產(chǎn)品,由于其高性價(jià)比和低成本,在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)60年代還沒有發(fā)展起來,70年代隨著半導(dǎo)體材料合成技術(shù)的研究進(jìn)展,單晶生產(chǎn)技術(shù)和p-n連接技術(shù)提高了LED在光輸出顏色和亮度方面的性能,并迅速開始批量生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用,進(jìn)入80年代以后,LED在波長(zhǎng)和性能方面有了很大的提高開始形成平板產(chǎn)品,即LED顯示屏。LED顯示屏在生活的每一個(gè)角落,可以說是每個(gè)人每天都離不開它,因此有必要了解LED顯示屏的工作原理。

        1 Led顯示裝置的構(gòu)成

        1.1 SM74HC245

        SM74HC245主要用于大屏幕和其他電子消費(fèi)品。SM74HC2455是一種高速CMOS器件,與TTL(LSTL)系列兼容。SM74HC245是一種三模八通道信號(hào)雙向收發(fā)器,帶有兩個(gè)控制終端(OE、DIR);如果高,則數(shù)據(jù)流方向?yàn)閍->B;如果低,則數(shù)據(jù)流方向?yàn)锽->a;OE是初始狀態(tài)控制終端,如果OE電平高,則輸出電平高;如果OE電平低,則數(shù)據(jù)傳輸正常,其任務(wù)是增加LED屏驅(qū)動(dòng)。

        1.2 74HC595

        他是一個(gè)功能非常強(qiáng)大的移位緩存器,由SCK信號(hào)腳控制數(shù)據(jù)信號(hào)輸入的脈沖,信號(hào)輸入的零或者一都是SDL角決定的。由SCK與SDL角共同控制信號(hào)的輸入。由OE的控制整個(gè)單片機(jī)的輸出。操作移位的時(shí)鐘腳SCK一位一位的向芯片寫入數(shù)據(jù)多余的數(shù)據(jù)會(huì)溢出到下一個(gè)74HC595的芯片當(dāng)中當(dāng),當(dāng)使能信號(hào)輸出時(shí)即可輸出指定的引腳狀態(tài)出去。

        1.3 兩個(gè)38譯碼器74LS138

        通過4個(gè)引腳來操控16行的亮滅,而其中上下兩屏幕公用了16行的亮滅線,所以通過a、b、c、d四個(gè)引腳控制了32行的兩滅。

        1.4 單片機(jī)介紹

        STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M內(nèi)核STM32系列的32位的微控制器,程序存儲(chǔ)器容量是64KB,我們用他來控制led燈的運(yùn)行。

        1.5 GT21L16S2W芯片

        GT21L16S2W是一款內(nèi)含11X12點(diǎn)陣和15X16點(diǎn)陣的漢字庫(kù)芯片,支持GB2312國(guó)標(biāo)簡(jiǎn)體漢字(含有國(guó)家信標(biāo)委合法授權(quán))、ASCII字符及GB2312與Unicode編碼互轉(zhuǎn)表。用戶可以計(jì)算芯片中字形的地址,使用芯片手冊(cè)提供的方法,通過字母內(nèi)部編碼,連續(xù)讀取地址中的網(wǎng)格信息。本字庫(kù)芯片包含GT快速拼音輸入法碼本。在數(shù)字鍵盤的IT產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)漢字。

        使用GT21L16S2W芯片的原因是方便使用者去改變顯示的顯示數(shù)據(jù)。一般來講如果沒有字庫(kù)芯片的話,使用者想要顯示新的內(nèi)容的話就需要自己取顯示碼很不方便。但是如果用字庫(kù)芯片的話只需要輸入對(duì)應(yīng)的ASCII碼值程序內(nèi)部通過計(jì)算立馬就可以顯示想要顯示的內(nèi)容。

        2 軟件驅(qū)動(dòng)部分

        2.1 SPI通訊

        SPI是串行外圍設(shè)備的縮寫,是摩托羅拉的產(chǎn)品SPI通信原理非常簡(jiǎn)單,它工作在主從模式,這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備,至少需要四條線路,實(shí)際上,也可以使用三個(gè)(單向街道),它們是SDI(數(shù)據(jù)輸入)、SDO(數(shù)據(jù)輸出)、SCLK(時(shí)鐘)和CS(芯片選擇)(65288;1)SDO/MoSi主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出,從設(shè)備輸入65288;2)SDI/miso主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入,從設(shè)備輸出652883;3)由主設(shè)備658生成的SCLK時(shí)鐘信號(hào);4)CS/SS從信號(hào),由主設(shè)備控制。如果有多個(gè)從設(shè)備,由于每個(gè)從設(shè)備都有一個(gè)芯片選擇自旋連接到主設(shè)備,我們必須向下或向上拖動(dòng)與從設(shè)備相對(duì)應(yīng)的芯片選擇工作的級(jí)別。需要注意的是,有四種不同的SPI通信模式。不同的從設(shè)備可以在某個(gè)不能改變的操作模式下配置;但是第一個(gè)假校驗(yàn)與通信雙方相同,所以我們可以通過CPOL(beat polarity)和CPHA(beat phase)配置主機(jī)的SPI模式。

        2.2 SPI驅(qū)動(dòng)程序的編寫

        2.3 顯示裝置驅(qū)動(dòng)的編寫

        2.4 設(shè)計(jì)思路

        使用單片機(jī)按照芯片邏輯寫入數(shù)據(jù),采用刷新顯示的辦法顯示字體。從中顯示字體使用了一個(gè)字庫(kù)芯片,我們主要使用單片機(jī)來讀取內(nèi)部的字形碼顯示到顯示屏上。因?yàn)閱为?dú)用記錄字形的方式并不能讓我們隨性所欲的顯示內(nèi)容。芯片采用了spi通訊,我們配置了單片機(jī)外設(shè)spi來讀取數(shù)據(jù),將讀取的數(shù)據(jù)采用掃描的方式顯示到LED屏幕上。

        結(jié)語:本次我們使用了STM32單片機(jī)和若干接口芯片實(shí)現(xiàn)了一個(gè)LED顯示裝置。使用它我們顯示了文字,顯示了時(shí)間并且根據(jù)對(duì)程序的修改還可以顯示各種不同的內(nèi)容。在人們的生活中LED顯示裝置用的最多的就是現(xiàn)實(shí)廣告了,因此它具有一定的實(shí)際價(jià)值。從中我們還學(xué)會(huì)了使用一系列的接口芯片例如74HC595移位緩存器,它很好的減少了我們的對(duì)于io資源的要求可以說在很多的場(chǎng)景下都可以用到,例如數(shù)碼管現(xiàn)實(shí)裝置。學(xué)習(xí)了基于STM32單片機(jī)的LED現(xiàn)實(shí)裝置不僅了解了STM32單片機(jī)的一系列外設(shè),還理解了一些基本的算法和外設(shè),對(duì)于學(xué)習(xí)其他的電子設(shè)備有很大的幫助。

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