16﹡16点阵示字课程设计

1、山西大学工程学院2021年9月1日课 设 论 文 16*16点阵示字 专业名称： 电子信息工程系 hnne 16第一章 系统设计总述1.1 设计要求使用数电所学到的知识设计一个由8个16*16点阵组成的显示器，显示“山西大学工程学院”八字，并使其滚动显示；如有可能进行出仿真。1.2 要求分析根据设计要求可以分析出：本次设计要以数电知识为主，尽量不使用单片机；点阵的滚动有很多方式，综合考虑，选用向上滚动的方式。第二章 系统设计原理2.1 整体设计思路根据要求，为了使点阵能够显示汉字，系统需要以下几个部分：（1） 信号源为系统提供稳定的时钟信号；（2） 显示部分由8个16*16点阵组成；（3） 驱

2、动部分对显示部分进行控制，使其按要求显示“山西大学工程学院”；2.2各部分电路设计思路及方案选定2.2.1 信号源为了使点阵能够实现设计要求，必须对点阵进行快速扫屏，最少一秒扫屏25次，而一个点阵有16列（行），所以最少扫屏频率为：16*30=480（赫兹），最好1000赫兹。在数电中，选用555定时器来作为信号源，产生1000赫兹的方波，如图：555定时器由公式：f=1.43/(r1+2*r2)c得：r1=1000；r2=1000；c=4.7nf；产生的波形仿真图为：555定时器波形图波的频率为1000hz；2.2.2 显示部分设计思路及方案选定led驱动显示采用动态扫描方法，动态扫描方式是

3、逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器。以1616点阵为例，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法），先送出对应第1行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第2行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；.第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。led点阵显示模块进行的方法有两种：（1）水平方向（x方向）扫描，即逐列扫描的方式（简称列扫描方式）：此时用一个p口输出列码决定哪一

4、列能亮（相当于位码），用另一个p口输出行码（列数据），决定该行上那哪个led亮（相当于段码）。能亮的列从左到右扫描完16列（相当于位码循环移动16次）即显示出一个完整的图像。（2）竖直方向（y方向）扫描，即逐行扫描方式（简称行扫描方式）：此时用一个p口输出决定哪一行能亮（相当于位码），另一个p口输出列码（行数据，行数据为将列数据的点阵旋转90度的数据）决定该行上哪些led灯亮（相当于段码）。能亮的行从上向下扫描完16行（相当于位码循环移位16次）即显示一帧完整的图像。本设计应用的是第一种的扫描方法，即水平方向（x方向）扫描。每一个字由16行16列的点阵形成显示，即每个字均由256个点阵来表示，

5、我们可以把每一个点理解为一个像素。一般我们使用的1616的点阵宋体字库，即所谓的1616，是每一个汉字在纵横各16点的区域内显示的。汉字库从该位置起的32字节信息记录了该字的字模信息。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在256像素范围内的任何图形。我们以水平方向（x方向）扫描显示汉字的“山”为例来说明其扫描原理，如图：当扫描到第一行时，只要从第一列到第十六列分别输入0000000010000000，则只有中间的一点亮，以此类推，从第一行到第十六行扫描时从第一列到第十六列分别输入：00000000100000000000000010000000000000001000000000000

6、0001000000000100000100000100010000010000010001000001000001000100000100000100010000010000010001000001000001000100000100000100010000010000010 0010000010000010001111111111111100010000000000010；由这个原理可以看到，无论显示何种字体或图像，都可以用这种方法来分析出它的扫描代码从而显示在屏幕上。了解汉字的显示原理之后，那如何得到汉字的字模信息呢？现在有一些现成的汉字字模生成软件，可从网上下载汉字字库提取程序直接提取

7、字库，如图2.12所示的为一种字模生成软件，软件打开后输入汉字，点击“检取”后，十六进制数据汉字代码即可以自动生成，字模提取工具在仿真时，由于proteus中没有16*16点阵，所以需要通过4个8*8点阵组成，具体方法为：首先，从proteus元件库中找到“matrix-8x8-red”元器件，并将四块该元器件放入proteus文档区编辑窗口中。此时需要注意，如果该元器件保持初始的位置（没有转动方向），我们要首先将其左转90，使其水平放置，那么此时它的左面8个引脚是其行线，右边8个引脚是其列线（当然，如果你是将右转，则右边8个引脚是行线）。然后我们将四个元器件对应的行线和列线分别进行连接，使每

8、一条行线引脚接一行16个led，列线也相同。并注意要将行线和列线引出一定长度的引脚，以便下面我们使用。连接好的1616点阵如下图所示：连接成如上图的1616点阵只是第一步，这样分开的数块并不能达到好的显示效果，下面我们要将其进一步组合。组合实际上很简单，首先选中如上图中右侧的两块88点阵，然后拖动并使其与左侧的两块相并拢，如下图所示： 我们可以看到原来的连线已经自动隐藏了，至于线上的交点，我们不要去动。然后，我们再来最后一步，选中下侧的两块点阵，并拖动使其与上侧的两块并拢，最后的效果如下图所示： 可以看到，原来杂乱的连线现在已经几乎全部隐藏了，一块1616的led点阵做成了。需要注意，做成的l

9、ed点阵的行线为左侧的16个引脚，下侧的16个引脚为其列线，而且其行线为高电平有效，列线为低电平有效。 2.2.3 驱动部分设计思路及方案选定静止显示驱动部分有俩种方案：一使用rom27256，将需要输出的信号通过编程烧入rom中，使rom根据外界输入的地址输出信号，从而进行驱动。二使用数据选择器，如图：将俩个8选1数据选择器合并为一个16选1数据选择器，输出端连接16*16点阵的一行（列）。由于d1-d7分别连接了1或0，当a,b,c端变化时，输出端可以选择不同的数值输入到该列中，从而实现驱动。由于方案二过于繁琐，因此，选择方案一。具体方法如下：如图；rom27256rom27256的a0,

10、a1，a2，a3分别连接计数器q0,q1，q2，q3，使其随计数器的变换依次输出八位二进制数，d0-d7端分别连接16*16点阵的每一行（列），由于有8个点阵，所以需要18个rom，其中2个控制横行扫描，16个rom控制竖排数据的输入。rom27256的编程过程如下：使用ultraedit新建一个bin文件，将从字模中提取的汉字代码输入，如图：保存后在仿真软件中载入，如图：点阵将显示出清晰的汉字，如图：滚动显示驱动的方案本设计使用的滚动显示驱动的方案为：用16个数据选择器控制点阵的16行，通过依次选择横排扫描的16个端口，如控制第一行的数据选择器在第一秒时选择2个横排扫描rom的第一行，在第二

11、秒时选择2个横排扫描rom的第二行，以此类推，如图：这样使点阵中的“山西大学工程学院”向上滚动了起来。效果如图：3 总结总 结本次课设设计从十二月二十六日到现在有两个星期，回顾着些天我感到学到了很多东西，在写这个心得的时候，我想就这些天的收获，说一说自己内心的想法。本次课设的课题为：使用数电所学到的知识设计一个由8个16*16点阵组成的显示器，显示“山西大学工程学院”八字，并使其滚动显示；如有可能进行出仿真。 总结本文的研究工作，主要做了下面几点工作： 一、通过查阅大量的相关资料，详细了解了led的发光原理和led显示屏的原理，了解了led的现状，清楚地了解了led显示屏与其它显示屏相比较有那

12、些优点，明确了研究目标。并证实了自己的思路：“查资料思考总结运用找出差错，再查资料和向别人询问再次运用”的正确性。二，本文设计的led显示屏能够实现在目测条件下led显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。三，本文列出了系统具体的硬件设计方案,硬件结构电路图，软件流程图等方面。四，通过这次毕业设计，重新复习并进一步增强了动手的能力，学以致用，把只是运用到实际生活中才是根本目的。总体来说这次的毕业设计很成功，达到了预想的目的：学到了知识，提高了能力，完成了任务。有点缺憾是时间有限，不能进一步深入和扩散学习和研究。希望

13、有时间可以对程序和电路图作更进一步的改进，譬如实现点阵的左右移动，对角线移动等。致谢在此感谢张致恒老师一直以来细心耐心的指导，感谢同学给予的帮助！ 附录 led点阵介绍88单色点阵共需要64个发光二极管组成，且每个二极管是放置在行线与列线的叉点上。本设计是一种实用的汉字显示屏的制作，制作的是双色点阵。考虑到元器件的易购性，没有使用88的点阵发光二极管模块，而是直接使用了256个高亮度发光管，组成了16行16列的发光点阵。实际使用时可以根据这个原理自行扩充显示的字数。对比下面的88单色点阵和88双色点阵可以看出，其实88双色点阵就是两块88单色点阵组合在一起的。要实现用两种颜色显示，只要在电路的

14、设计中适当的连线就可以了。 88单色和双色点阵led结构分别如下图所示。rom程序代码h1 fe fd fb f7 ef df bf 7f ff ff ff ff ff ff ff ff;h2 ff ff ff ff ff ff ff ff fe fd fb f7 ef df bf 7f;01 80 80 80 80 80 82 82 82 82 82 82 82 82 fe 02 00;02 00 00 00 00 00 20 20 20 20 20 20 20 20 3f 20 00;03 00 00 ff 20 20 20 fe 22 22 22 22 12 0a 02 fe 00;04

15、 00 20 7f 02 02 22 7f 22 22 22 22 2c 20 20 3f 00;05 80 80 80 80 80 ff 80 40 40 40 20 20 10 08 06 00;07 44 88 88 00 fe 02 01 f8 00 80 ff 80 80 80 a0 40;08 10 10 10 04 7f 40 20 07 02 21 7f 00 00 00 00 00;09 00 00 fe 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 fe 00 00;10 00 10 3f 00 00 00 00 00 00 00 00 00 20 7f 00 00;11 10 b8 8f 88 88 ff 88 1c ec 2a 0a 89 08 08 e8 08;12 20 7f 20 20