基于单片机的LED滚动显示屏设计(7)

洛阳理工学院毕业设计（论文）

二组的8位均不亮，代码为0xFF，所以第二行的代码为0xFE，0xFF。

其他各行依照相同的方法取模。

但如果每个字都要这样手工的进行计算，工作效率太低。在本设计中，我们采用取模软件取模，选用的取模软件是汉字字模点阵数据批量生成工具。该工具具有丰富的功能，如能对字体、字型、大小进行设置，对字体位置可以手动进行调整，可以选择甚至自定义点阵的大小，还提供水平扫描、垂直扫描两种扫描方式。本设计对字模数据设置为取反（低电平为有效电平），点阵大小设置为16×16，扫描方式设置为水平扫描，字体为楷体_GB2312，字型常规，大小为小四。

设置好后如图2-22所示，然后在上方的编辑区输入要显示的字，如输入“洛”字，然后再点击“创建点阵数据-创建单个字模”，便会自动生成一个记事本文档，字模的代码就在写在该记事本里。

图2-22 取模软件

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如对“洛”字取模的代码为

/* @0 洛(16x16,H)@ [suki software]*/

0xFF,0xFF, 0xFE,0xFF, 0xEE,0xFF, 0xF6,0x1F, 0xFD,0xDF, 0xBA,0xBF, 0xDF,0x7F, 0xFE,0xBF, 0xED,0xCF, 0xEB,0xF1, 0xD6,0x1F, 0x9D,0xDF, 0xBD,0xDF, 0xFC,0x3F, 0xFF,0xFF, 0xFF,0xFF,

点阵汉字的显示可以认为是取模的逆过程，先由行线选中第一行，向列线输入第一行的代码，这样便可以看到第一行应该显示的图形。紧接着行线选中第二行，向列线输入第二行的代码，然后是第三行、第四行直至第十六行。只要每一行的扫描时间间隔恰当，由于人眼有视觉暂留作用，就可以看到一个完整的16×16图形。对于16×64点阵或者更大的点阵或者除汉字以外的其他图形，其显示原理与此也都与此相同。

2.5 硬件系统的整体设计图与原理分析

图2-23 硬件系统的整体设计图

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硬件系统的整体设计图如图2-23所示。 原理分析：

Proteus 7.4软件中只有8×8和5×7等LED点阵，所以需要由小的LED屏拼接成一个大的LED显示屏。上图的LED显示部分是由16个8×8的点阵构成整体的16×64点阵屏。点阵屏的拼接方法已经在前面叙述过了。

本设计中 LED点阵显示屏采用的是逐行扫描的工作方式。XTAL1与XTAL2接12MHz的晶振；RST接复位电路；P1.7口与74HC154的E1相连，以此控制74HC154是否工作即是否产生输出；E2直接接地，即E2保持为低电平；P3.0与74HC154的地址线A相连，P3.1与74HC154的地址线B相连，P3.2与74HC154的地址线C相连，P3.3与74HC154的地址线D相连，以此选择74HC154有效的输出端口；74HC154的输出端口（0到15脚）分别连接一个反相器74HC04，需要说明的是，Proteus中的74HC04是一相反相，而实物中的74HC04是六相反相；反相器74HC04的输出直接与点阵屏的行线对应相连接，即输入端与74HC154的0号输出引脚相连的反相器74HC04的输出端与点阵最上端的行线相连，其余各行按顺序对应相连；P2.0口与左边第一个74HC595的DS端口相连，然后下一个74HC595的DS端口与上一个74HC595的Q7’相连，这样能够实现串行数据的依次“向后传递”；每一个74HC595的SH_CP端口均与P2.1端口相连；与此类似，每一个74HC595的ST_CP端口均与P2.2端口相连；每一个74HC595的MR与电源相连、OE与地相连；74HC595按从左向右，输出端口按Q0—Q7的顺序，依次与列线（自左向右）相连。

在画仿真图的过程中，我们会发现很多线需要连接，尤其是列线与行线，如果直接端口与端口连线，仿真图会占很大的面积而且不满密密麻麻的线，为了节省空间，我们只需要将需要连接在一起的端口各引出一条小短线，然后给其命上相同的名字便可，这样Proteus就默认为这两条线是连接在一起的。其操作方法是，选中要命名的线，右键选择“Place Wire Label”(给线写标签)，然后在弹出的对话框中的“String”（线）中选择或者输入名称。

接线方式与方法已经叙述完，下面讲解本设计整体硬件的工作原理。

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由接线图可知，所有74HC595的SH_CP移位寄存器时钟输入端、ST_CP存储寄存器时钟输入端分别接在一起，也就是它们共用一个移位寄存器时钟和存储寄存器时钟，由前面叙述的74HC595的功能表可知，这样的连接可以使8片74HC595同时进行数据移位和数据输出。

由单片机的P2.0口按位向左边第一个74HC595的DS端口输入数据，当数据输入到DS后，此时若SH_CP产生一个上升沿，然后ST_CP产生一个上升沿，那么在输出端口Q0上便会输出该数据，如果再继续向DS端口输入新的数据，同时SH_CP和ST_CP相继产生上升沿，那么Q1上就会输出原本在Q0上输出的数据，同时Q0上输出新输入在DS端口的数据，依此进行，当SH_CP和ST_CP的第八个上升沿产生以后，Q7’上输出Q7上的数据。因此，本设计中，将左边的74HC595的Q7’端口与其右边的74HC595的DS端口相连，这样，上一片的输出Q7’作为下一片的DS的输入，可以使数据连续向右传递，从而实现64位的串行输入，64位的并行输出。

在此我们要考虑一个问题，在该设计中，每一行均是64位，这64位是四个字的第一行的代码，而且74HC595的数据时不断向右传递的，那么我们从P2.0发送数据时，要先发送那个字的哪一组数据呢？经过观察和思考，我们不难发现，最先从P2.0发送的数据将会被传送到点阵的最右端，所以最先发送的数据应该是第四个字的第一行的第二组代码，然后是第四个字的第一行的第一组代码，再是第三个字的第一行的第二组代码，以此类推。

这样一行行的发送代码，同时选中对应行，就可以显示出我们将要显示的图形。

下面介绍移动显示原理，我们先介绍图形的左右移动，以向右移动为例。向右移动中，静态时第一个字就在最右边，那么P2.0首先发送的是第一个字的代码然后是第二个字，此时，若第一个字向右移动了一列，那么第二个字也应该紧跟着向右移动一列。如此，我们便可以看到字体向右一点一点的移动。向左移动的道理与此相同。具体实现方法，将在程序中具体举例说明。

向上向下移动的扫描方式与向左向右不同。此处以从底部向上移动为

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例介绍。要实现字体从底部向上移动，第一帧仅扫描最底部的一行，发送四个字第一行代码；第二帧仅扫描从下向上的第一二行，发送四个字的第一、二行代码；第三帧直至第十六帧，依次类推，这样便可以看到图形从底部慢慢的“钻”出来。实现向下移动的方法与此类似，第一帧扫描16行，即显示一个完整的字；第二帧扫描从下自上的15行，但发送的是字的从上自下的15行代码，第三帧及至第十六帧依照这个方法进行，最终会看到一个字慢慢的向下移动。

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