工作模块4 LED点阵屏显示控制（课件）-《单片机技术应用》同步教学（人大版）

工作模块4---LED点阵屏显示控制 同学们，大家好！上一讲我们学习了矩阵键盘识别原理，并绘制了接口电路，今天我们利用矩阵键盘实现数字键盘的功能 1 情境导入 每当走进商场、超市、银行、酒店时，都会看到广告类的电子大屏幕，显示文字或者图片，非常显眼，这就是LED点阵屏，简称LED屏。随着科技的发展，LED屏成为信息传播、新闻发布、广告宣传等领域最为常见的显示媒体。 我们先看矩阵键盘接口电路。P30-P33接行线，P34-P37接列线。 内容图谱 矩阵键盘程序设计总体思路：单片机采用编程扫描法来监视键盘的输入，采用反转法获取键值。 具体编程步骤如下： 任务描述 某电子科技有限公司接到一批订单，使用LED屏显示数字、字母和几个简单的汉字。现经过开发团队决策，考虑安装尺寸和物料成本，决定使用8×8LED屏，通过单片机控制其显示，调试阶段先显示汉字“正”，请设计电路原理图，编写程序，并仿真功能。 初级能力：实现单片机控制8×8 LED屏显示一个字符的功能。 高级能力：能够实现8×8 LED屏的滚动显示字符的功能。 我们先看矩阵键盘接口电路。P30-P33接行线，P34-P37接列线。 执行思路 矩阵键盘程序设计总体思路：单片机采用编程扫描法来监视键盘的输入，采用反转法获取键值。 具体编程步骤如下： 实施过程 （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 实施过程 Proteus ISIS设计电路原理图 表4-1 仿真电路元件明细 序号 元件名称 元件型号 元件参数 1 LED屏 MATRIX-8x8-RED 2 双向总线驱动器 74LS245 （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 实施过程 4-1-1 绘制原理图重点——绘制总线及分支 （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 74HC245数字芯片引脚图 实施过程 第1脚DIR（T/R），为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。 　 第2~9脚，第11~18脚“A”信号输入输出端，如果IR=“1”OE=“0”则A1输入B1输出，如果DIR=“0”OE=“0”则B1输入A1输出。 第19脚OE，使能端，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。 　　 我们总结一下今天的学习内容：学习了1. 矩阵键盘的编程扫描法 2.采用反转法进行矩阵键盘键值识别 3.编写了矩阵键盘实现数字键盘的程序 课后作业：1. 请采用定时中断扫描实现数字键盘； 2.请编写获得键值采用扫描法的程序。 知识链接 4-1 LED屏结构 LED显示屏最常见的是8×8（8行8列）的。内部的每一个点都是一个发光二极管。LED点阵屏有两个类型，一类为共阴极如图，在共阴极端输入有效电平0时某个点位的LED灯就具备了点亮的条件。 我们先看矩阵键盘接口电路。P30-P33接行线，P34-P37接列线。 知识链接 4-1LED屏结构 另一类则为共阳极，如图4.11（b），在共阳极端输入有效电平1时，某个点位的LED灯就具备了点亮的条件。 我们先看矩阵键盘接口电路。P30-P33接行线，P34-P37接列线。 知识链接 LED显示屏的基本工作原理是动态扫描。显示方式是按显示编码的顺序，一行一行地显示。每一行的显示时间大约为4ms,由于人类的视觉暂留现象，将感觉到8行LED灯是在同时显示的。若显示的时间太短，则亮度不够，若显示的时间太长，将会感觉到闪烁。任务4-1采用低电平逐行（P1）扫描，高电平（P2）输出显示信号。即轮流给行信号输出低电平，在任意时刻只有一行发光二极管是处于可以被点亮的状态 ，其它行都处于熄灭状态。 我们先看矩阵键盘接口电路。P30-P33接行线，P34-P37接列线。 知识链接 我们先看矩阵键盘接口电路。P30-P33接行线，P34-P37接列线。 实施过程 LED屏的显示控制 //任务4-1 LED屏8x8显示“正”字程序 #include<reg51.h> //头文件,含51单片机的专用寄存器 #include<intrins.h> //头文件，含循环位移函数 #define uchar unsigned char //定义常量uchar #define uint unsigned int //定义常量uint uchar code disled[]={0x00,0x7e,0x08,0x08,0x7a,0x0a,0x0a,0x7e}; //“正”字模 void delay(unsigned int i)// 具体语句见任务2-2 void main() //主函数 { uchar i,w; while(1) {w=0xfe; for(i=0;i<8;i++) //变量i，循环10次 { P2=disled[i]; //P2高电平有效,P27在右边 P1=w; //P1低电平有效，P17在下边 delay(2); //延时2ms w=_crol_(w,1); //循环左移函数 P1=0xff; //关显示 delay(2);}}} （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 任务4-2 16×16LED屏显示控制 某届电子设计大赛有这样一个题目，设计并制作一个LED线阵显示装置，利用视觉暂留现象，在某个区域内显示不少于3个16×16LED屏点阵的图形或文字。分析题目，其中一块基础知识和技能是16×16LED屏的显示。现通过单片机控制16×16LED屏的显示，调试阶段先显示汉字“单”，请设计电路原理图，编写程序，并仿真功能。 初级能力：实现单片机控制16×16 LED屏显示汉字的功能。 高级能力：能够实现16×16 LED屏的交替显示汉字的功能。 任务描述 我们先看矩阵键盘接口电路。P30-P33接行线，P34-P37接列线。 任务4-2 16×16LED屏显示控制 单片机 MCU 16×16 LED模块 电源电路 时钟电路 复位电路 列驱动电路 行驱动电路     执行思路 任务4-2 16×16LED屏电路图 （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 任务4-2 16×16LED屏电路图 序号 元件名称 元件型号 元件参数 1 LED屏 MATRIX-8x8-RED 2 双向总线驱动器 74HC595 （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 实施过程 4-2-2 “单”显示程序 //16×16LED屏显示控制参考程序 #include "reg51.h" //头文件，定义51的专用寄存器 #include <intrins.h> //头文件，包含_nop_空操作指令 /************定义可寻址位********************/ sbit LED138_D = P1^3; //定义可寻址位，串行数据高位 sbit LED138_C = P1^2; sbit LED138_B = P1^1; sbit LED138_A = P1^0; //定义可寻址位，串行数据低位 sbit LED138_G = P1^4; //低电平有效的使能控制端 sbit LED595_DAT= P2^1; //595芯片的DS段，传输数据 sbit LED595_CLK= P2^0; //移位寄存器时钟信号SH_CP sbit LED595_LCK= P2^2; //存储寄存器时钟信号ST_CP sbit wei=P2^3; //位处理信号 （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 实施过程 /************函数声明********************/ void send( unsigned char dat); //发送数据函数 void scan_Line( unsigned char m); //行扫描函数 void delay(unsigned int n); //延时函数 void scan_Key(); //键扫描函数 void display(unsigned char dat[][32]); //字模数组 unsigned char display_buffer[2]; //缓冲数组 unsigned char code Word1[1][32]= {0x10,0x10,0x08,0x20,0x04,0x40,0x3F,0xF8,0x21,0x08,0x21,0x08,0x3F,0xF8,0x21,0x08,0x21,0x08,0x3F,0xF8,0x01,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00}; //*"单" void main() { while(1) { display(Word1); //显示汉字 } } （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 实施过程 void delay(unsigned int n) //延时函数，时基是1ms { unsigned int j,k; for(j=0;j<n;j++) for(k=0;k<125;k++);} void display(unsigned char dat[][32])//16x16汉字显示函数 { unsigned char i=0; for(i=0;i<16;i++) //循环16次 { scan_Line(i); //扫描16行 display_buffer[0] = dat[0][i*2]; //送第一个字模字节到缓冲数组 display_buffer[1] = dat[0][i*2+1]; //送第二个字模字节到缓冲数组 send(display_buffer[1]); //发送字模数据 send(display_buffer[0]) ; //发送字模数据，完成第一行显示 if((display_buffer[0]&0x80)==0x80){wei=1;} else {wei=0;} //提高显示效果 LED595_LCK = 0; //产生上升沿时序 _nop_( ); LED595_LCK = 1; //发送存储数据到LED屏 _nop_( ); LED138_G=1; //更新数据时候关闭显示 _nop_( ); LED138_G = 0; //开启数据传输 delay(2); }} （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 实施过程 void Scan_Line( unsigned char m)//行扫描函数，m为行号 { switch(m) {case 0:LED138_D = 0;LED138_C = 0;LED138_B = 0;LED138_A = 0; break; case 1:LED138_D = 0;LED138_C = 0;LED138_B = 0;LED138_A = 1; break; case 2:LED138_D = 0;LED138_C = 0;LED138_B = 1;LED138_A = 0; break; case 3:LED138_D = 0;LED138_C = 0;LED138_B = 1;LED138_A = 1; break; case 4:LED138_D = 0;LED138_C = 1;LED138_B = 0;LED138_A = 0; break; case 5:LED138_D = 0;LED138_C = 1;LED138_B = 0;LED138_A = 1; break; case 6:LED138_D = 0;LED138_C = 1;LED138_B = 1;LED138_A = 0; break; case 7:LED138_D = 0;LED138_C = 1;LED138_B = 1;LED138_A = 1; break; case 8:LED138_D = 1;LED138_C = 0;LED138_B = 0;LED138_A = 0;break; case 9:LED138_D = 1;LED138_C = 0;LED138_B = 0;LED138_A = 1; break; case 10:LED138_D = 1;LED138_C = 0;LED138_B = 1;LED138_A = 0; break; case 11:LED138_D = 1;LED138_C = 0;LED138_B = 1;LED138_A = 1; break; case 12:LED138_D = 1;LED138_C = 1;LED138_B = 0;LED138_A = 0;break; case 13:LED138_D = 1;LED138_C = 1;LED138_B = 0;LED138_A = 1; break; case 14:LED138_D = 1;LED138_C = 1;LED138_B = 1;LED138_A = 0; break; case 15:LED138_D = 1;LED138_C = 1;LED138_B = 1;LED138_A = 1; break; default : break; }} （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 实施过程 void send( unsigned char dat)//发送数据 { unsigned char i; for(i=0;i<8;i++) { if(dat&0x01) //移位最低一位数据 { LED595_DAT = 1;} //接受到1 else { LED595_DAT = 0;} //接受到0 LED595_CLK = 1;//上升沿数据移位 _nop_( ); LED595_CLK = 0;//下降沿数据不变 _nop_( ); dat >>= 1; //数据循环右移1位 }} 实施过程 （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 实施过程 知识链接 （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 实施过程 知识链接 （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 实施过程 知识链接 74HC595芯片是一种串入并出的芯片,在电子显示屏制作当中有广泛的应用。74HC595是8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻、1、0状态移位寄存器和存储器是分别的时钟。数据在SH_cp的上升沿输入，在ST_cp的上升沿进入的存储寄存器中去。移位寄存器有一个串行移位输入（Ds），和一个串行输出（Q7’）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。 SH_CP(11脚)：上升沿时数据寄存器的数据移位。Q0-->Q1-->Q2-->...-->Q7；下降沿移位寄存器数据不变；ST_CP(12脚)：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。 （1）判别有无键按下； （2）软件延时消抖； （3）再次确认有无键按下； （4）取得键值：反转法或键盘扫描取得闭合键的行、列号，并计算法或 查表法得到键值； （5）松手检测：判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待； （6）键盘处理：将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。 下面我们来编程! 内容梳理与总结 本工作模块完成了2个任务，介绍了LED显示屏的结构和工作原理。要掌握的重点内容是8×8LED屏的工作原理：列扫描和行扫描。了解在Proteus ISIS软件中8×8LED、16×16LED屏的仿真方法。 我们先看矩阵键盘接口电路。P30-P33接行线，P34-P37接列线。 再 见 同学们，大家好！我是主讲教师杨敬娜。上一讲我们学习了矩阵键盘识别原理，并绘制了接口电路，今天我们利用矩阵键盘实现数字键盘的功能 28 $$