代码收藏家技术教程 2022-12-27

基于51单片机的16*32点阵显示屏设计与实现

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设计要求

设计并制作“16×32点阵显示屏”。构建点阵译码显示单元、电源单元和控制器单元；自主设计电源转换模块，点阵译码显示模块等。

（1）点阵译码显示模块为16行×32列，可显示汉字，并能滚动显示（左右滚动）；
（2）显示内容“海南大学”。

一、开发软件

1、Keil

2、Proteus

3、PCtol2002

4、Altium Designer

二、硬件部分

1、51单片机最小系统

电路图如下

2、LED点阵屏

LED点阵屏由若干个独立的LED组成，LED以矩阵的形式排列，以灯珠亮灭来显示文字、图片、视频等。LED点阵屏广泛应用于各种公共场合，如汽车报站器、广告屏以及公告牌等。

LED点阵屏的结构类似于数码管，只不过是数码管把每一列的像素以“8”字型排列而已
LED点阵屏与数码管一样，有共阴和共阳两种接法，不同的接法对应的电路结构不同
LED点阵屏需要进行逐行或逐列扫描，才能使所有LED同时显示

3、74HC595

74HC595是串行输入并行输出的移位寄存器，可用3根线输入串行数据，8根线输出并行数据，多片级联后，可输出16位、24位、32位等，常用于IO口扩展。

数据由SDI输入，当SCLK为上升沿时，数据整体向下移动，当RCLK为上升沿时数据由移位寄存器向右转存入存储寄存器。

当两片芯片级联时，下一级芯片数据由上一级芯片的QH'输入（为图中的SD0引脚）

4、74HC154

74HC138的功能即将4位二进制（A，B，C和D），译码成16输出状态，并且一共有16输出I/O，这16位输出的特点是：互斥（同时只有一位有效）、低有效（低电平表示有效，表示选中）。简单来说，74HC154实现了用4根线选择16根线（16选1）的功能。

OE1和OE2为芯片的使能端，同时为低电平时芯片有效。

三、软件部分

1、74HC595写入数据

/**
  * @brief  74HC595写入两个字节
  * @param  S X要写入的字节 S为上高8位 X为下低八位
  * @retval 无
  */
void _74HC595_WriteData(unsigned char S,unsigned char X)
{
	unsigned char i;
	RCK=0;
	for(i=0;i<16;i++)
	{
		SCK=0;
		if(i<8)
		{
			SER=X&(0x80>>i);
		}
		else
		{
			SER=S&(0x80>>(i-8));
		}
		SCK=1;
		
	}
	RCK=1;
	
}

2、点阵屏显示数据

/**
  * @brief  LED点阵屏显示一列数据
  * @param  Column 要选择的列，范围：0~31
  * @param  Data 选择列显示的数据，高位在上，1为亮，0为灭
  * @retval 无
  */
void MatrixLED_ShowColumn(unsigned char Column,DataA,DataB)
{
	if(Column < 16)MATRIX_LED_PORT = (Column | 0x20);
	if(Column >= 16)MATRIX_LED_PORT = (Column | 0x10);
	_74HC595_WriteData(DataA,DataB);
	Delay(1);
	MATRIX_LED_PORT&=0x00;
	
}

3、点阵屏正向移动

while(1)
{
    for(i=0;i<32;i++)
    {			
    	MatrixLED_ShowColumn(i,table1[i+offset],table2[i+offset]);//依次扫描32列
    }
    offset++;                                                     
    if(offset>16*15)offset=0;
}

我在这里解释一下这个代码，首先

 for(i=0;i<32;i++)
 {			
 	MatrixLED_ShowColumn(i,table1[i+offset],table2[i+offset]);//依次扫描32列
 }

这个代码是用来实现字符的整体偏移的，即下一次显示时，字符正向移动一格

offset++;                                                     
if(offset>16*15)offset=0;

其中16*15为字符的边界，offset为偏移量，也就是说我们从第offset位开始扫描32列数据并显示

4、点阵屏反向移动

            for(i=0;i<32;i++)                        //将数组的高一位数据赋值给低一位
			{
				Stable1[i]=Stable1[i+1];
				Xtable2[i]=Xtable2[i+1];
			}
			Stable1[31]=table1[31+16*(offset/16+1)-offset%16]; //最高位数据为下一个字符的最后一列数据
			Xtable2[31]=table2[31+16*(offset/16+1)-offset%16];
			for(i=0;i<32;i++)
			{			
				MatrixLED_ShowColumn(32-i,Stable1[i],Xtable2[i]);	
			}

我在这里解释一下这个代码，首先

for(i=0;i<32;i++)                        //将数组的高一位数据赋值给低一位
{
	Stable1[i]=Stable1[i+1];
	Xtable2[i]=Xtable2[i+1];
}

这个代码是用来实现字符的整体偏移的，同上

其次，解释下面这个代码

Stable1[31]=table1[31+16*(offset/16+1)-offset%16]; 
Xtable2[31]=table2[31+16*(offset/16+1)-offset%16];

以Stable1为例，将它的第31列，也就是最后一列赋值为下一个字 的最后一列，如下

table1[31+16*(offset/16+1)-offset%16];

31是因为table1中前32个为空白，与Stable1初始化赋值时重复，故直接跳转

16*(offset/16+1)表示的是处理的第几个字符最后一列数据

-offset%16将一个字符的数据依次从后面提取出来，直到下一个字符

5、字模建立

1.使用PCtoLCD2002取字模软件，将模式设置为字符模式

2.字模选项如下图所示

因为我们是按列扫描，行显示，所以取模方式为行列式

3.输入要显示的字符，点击生成字模

生成字模如下

0x10,0x60,0x02,0x0C,0xC0,0x10,0x08,0xF7,0x14,0x54,0x94,0x14,0xF4,0x04,0x00,0x00
0x04,0x04,0x7C,0x03,0x00,0x01,0x1D,0x13,0x11,0x55,0x99,0x51,0x3F,0x11,0x01,0x00/*"海",0*/

0x04,0xE4,0x24,0x24,0x64,0xA4,0x24,0x3F,0x24,0xA4,0x64,0x24,0x24,0xE4,0x04,0x00
0x00,0xFF,0x00,0x08,0x09,0x09,0x09,0x7F,0x09,0x09,0x09,0x48,0x80,0x7F,0x00,0x00/*"南",1*/

0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0xFF,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00
0x80,0x80,0x40,0x20,0x10,0x0C,0x03,0x00,0x03,0x0C,0x10,0x20,0x40,0x80,0x80,0x00/*"大",2*/

0x40,0x30,0x11,0x96,0x90,0x90,0x91,0x96,0x90,0x90,0x98,0x14,0x13,0x50,0x30,0x00
0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x44,0x84,0x7E,0x06,0x05,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x00/*"学",3*/

4.将字模上下部分分开，新建两个数组保存数据

unsigned char code table1[]=
{
0x10,0x60,0x02,0x0C,0xC0,0x10,0x08,0xF7,0x14,0x54,0x94,0x14,0xF4,0x04,0x00,0x00,/*"海",上*/
0x04,0xE4,0x24,0x24,0x64,0xA4,0x24,0x3F,0x24,0xA4,0x64,0x24,0x24,0xE4,0x04,0x00,/*"南",上*/
0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0xFF,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00,/*"大",上*/
0x40,0x30,0x11,0x96,0x90,0x90,0x91,0x96,0x90,0x90,0x98,0x14,0x13,0x50,0x30,0x00,/*"学",上*/
}

unsigned char code table2[]=
{
0x04,0x04,0x7C,0x03,0x00,0x01,0x1D,0x13,0x11,0x55,0x99,0x51,0x3F,0x11,0x01,0x00,/*"海",下*/
0x00,0xFF,0x00,0x08,0x09,0x09,0x09,0x7F,0x09,0x09,0x09,0x48,0x80,0x7F,0x00,0x00,/*"南",下*/
0x80,0x80,0x40,0x20,0x10,0x0C,0x03,0x00,0x03,0x0C,0x10,0x20,0x40,0x80,0x80,0x00,/*"大",下*/
0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x44,0x84,0x7E,0x06,0x05,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x00,/*"学",下*/
}