江西理工大学计算机基础课件第6章点阵显示屏的课件

1、6.1 单片机的串行扩展技术计算机基础第6章 点阵显示屏本章导读此前，虽然大家动手制作了几个硬件电路板，并且对程序设计方法也有了粗浅的了解，但这些制作都缺乏系统性，因此很有必要将前面所学的内容融合起来成为一个系统。尽管大一学生所学的知识还有限，但在老师的指导下，由学生完成一个小系统的设计还是可行的。无论做任何事情，要想达到熟能生巧的程度，其唯一的途径就是重复、重复、再重复，实践、实践、再实践，任何一个成功者都是从艰苦的实践中过来的。各位同学，如果你真的渴 望成功，同样也不能例外。因此，本章的内容 以学生制作的调试程序为主，教师讲解为辅。单片机的串行扩展技术 系统要求：在单片机最小系统的基础上，

2、使用串行移位寄存器驱动8个LED数码管与8个按键设计和制作 一个简易的人机界面，并编写相应的软件。按键系统单片机最小系统LED数码管显示简易系统框图 下面将以74HC164和74HC595作为单片机的扩展接口，从最简单的软硬件制作开始，采取Step-to-Step的方式，带领大家由浅入深，全面展现一个系统如何从构思到实现的原始设计过程。目 录 接口电路设计与测试 TinyHMI人机界面 改进的可能性 74HC164的驱动能力 任何一种器件的驱动能力，通过相应的数据手册都可以查到。因此，设计之前一定要认真阅读器件的数据手册。NXP半导体公司的74HC164的相关参数：由此可见，74HC164具有

3、极强的负载驱动能力。注意：IIK/IOK不是门电路输出实际的输入输出电流值，而是拉电流或灌电流的最大允许值。IIK=20mA（输入电流）IOK=20mA（输出电流）ICC=50mA（VCC电流）IGND=50mA（VGND电流）74HC164串入并出LED驱动电路图 A/B：数据串行输入端Q7:0 ：数据并行输出端CP：时钟脉冲信号MR：复位清0端与单片机I/O口P1.0、P1.1连接MR与Vcc相连，即MR=1，寄存器正常工作74HC164串入并出LED驱动电路PCB图 成品图 为了提高器件的利用率，一定要使用IC插座，不要将74HC164直接焊接在PCB板上。74HC164知识点回顾 74

4、HC164：8位串入并出移位寄存器，在CP的上升沿进行移位。CPMRDQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7CP输入脉冲数01234567810000000将1个二进制数（1000 0000）B串行传送到74HC164的并行输出端Q7 Q0，其数据格式 D7D6D5D4D3D2D1D0 = 1000 0000。此数据在时钟脉冲的作用下，从D7到D0逐位送到串行输入端AB。待8个时钟脉冲过后，二进制数（10000000）B在Q7Q0并行输出。软件实现8位串入并出送数子程序框架 实现功能：将8位数据D7D0逐位传送到输入端AB，经过8次移位后，在Q7Q0并行输出。上述功能可分为三部分来实现： 逐位传送：

5、每次传送一位数据到输入端AB； 8位数据：将的动作重复8次； 移位：每进行一次的动作，给CP端一个时钟脉冲上升沿实现移位。HC164_Serial_Change_Parallel:; 8位串入并出送数子程序MOVR6, #0 x08; 设循环计数器R6为8Send_1_bit_Data:DJNZR6, Send_1_bit_Data; R6-10转Send_1_bit_Data，否则结束RET8位串入并出送数子程序框架：传送一位数据到输入端AB(Rn-1)=0?给Rn赋初值8YNCP简易流程图： 1232子程序入口标号子程序返回指令软件实现8位串入并出送数子程序 实现功能：将8位数据D7D0逐

6、位传送到输入端AB，经过8次移位后，在Q7Q0并行输出。PIN_DATA = P1.0; 移位寄存器数据输入端PIN_CP = P1.1; 移位寄存器时钟信号输入端HC164_Serial_Change_Parallel:; 8位串入并出送数子程序MOVR6, #0 x08; 设循环计数器R6为8Send_1_bit_Data:; 传送1位数据RLCA; 将A中的最高位左移到进位位C MOVPIN_DATA, C; 将进位位C的内容送到P1.0口AB端CP_Rising_Pulse_Effective:; 产生CP上升沿SETBPIN_CP; CP端置1产生一个上升沿脉冲跳变信号NOP; 执行

7、空操作延时指令CLRPIN_CP; 将CP端清0DJNZR6, Send_1_bit_Data; R6-10转Send_1_bit_Data，否则结束RET传送1位数据产生CP上升沿A中存储8位数据D7D0 带进位左移，依次将D7D0中的数据移入进位C子 程 序： HC164_Serial_Change_Parallel实现功能：8位数据串入并出入口参数：A（存储8位数据D7D0）使用I/O口：PIN_DATA(P1.0)、PIN_CP(P1.1)出口参数：无测试程序1查看发光二极管 的状态作用：验证子程序HC164_Serial_Change_Paralle方法：假设待传送的数据为（1000

8、 0000）B则会发现LED发光二极管D7点亮，其余 的7个LED熄灭。.AREAHOME(ABS, CODE).ORG0 x0000PIN_DATA = P1.0; 移位寄存器数据输入端PIN_CP = P1.1; 移位寄存器时钟信号输入端Start:CLRPIN_CP; CP端上升沿有效，初始化CP为低电平Loop:MOVA, #0 x80; 待传送的数据(1000 0000)BACALLHC164_Serial_Change_Parallel; 8位串入并出送数子程序AJMPLoop子程序调用实验现象：测试程序2LED流水灯方法：用查表法编写一个LED流水灯程序作为测试用例，并由此得出段

9、码表。Start:CLRPIN_CP; CP端上升沿有效，初始化CP为低电平MOVDPTR, #Table; 将Table表的地址存入数据指针Loop:CLRA; 清0累加器AMOVCA, A+DPTR; 查表，取待传送的数据CJNEA, #0 x55, Loop1; 是否“结束码”？否，则跳转到Loop1AJMPStartLoop1:ACALLHC164_Serial_Change_Parallel ; 调用8位串入并出送数子程序ACALLDelayINCDPTR; 数据指针加1，取下一个码 AJMPLoopTable:.DB 0 x01, 0 x02, 0 x04, 0 x08, 0 x1

10、0, 0 x20, 0 x40, 0 x80.DB 0 x55; 显示数据区结束特征码列表输入参数 程序流程图 YN初始化查表，取数据到A执行8位串入并出子程序A=0 x55?跳转执行延时子程序数据指针加1跳转测试程序2LED流水灯理想实现现象方法：用查表法编写一个LED流水灯程序作为测试用例，并由此得出段码表。理想的实验现象：abcdefgha b c d e f g h 共阴极LED数码管-笔段数值对应关系表笔段hgfedcba数值0 x800 x400 x200 x100 x080 x040 x020 x018个独立的LED发光二极管在结构上可以组成一个LED数码管。0 x010 x02

11、0 x040 x080 x100 x200 x400 x80七段共阴极数码管段码表 数字hgfedcba数值0001111110 x6F1000001100 x062010110110 x5B3010011110 x4F4011001100 x665011011010 x6D6011111010 x7D7000001110 x078011111110 x7F9011011110 x6F共阴极数码管：“1”：相应笔段发光；“0”：相应笔段熄灭。目 录 接口电路设计与测试 TinyHMI人机界面 改进的可能性 8个数码管显示器用2个共阴极或共阳极数码管并联成8个数码管作为显示器。以2个共阴极数码管

12、LN3461AS为例。8个段选端并联 8个位选端单独引出 至少需要16个I/O口才能实现对8个数码管的控制；8个I/O控制数码管的段选位，另8个I/O控制数码管的位选位。使用2个74HC164即可实现。2片74HC164级联电路图 Q7与第2个74HC164的串行数据输入端AB相连在CP脉冲上升沿，Q7中的数据将被传送到第2个74HC164的Q02片74HC164使用相同的数据传送方式，故CP端可以并联共用一个I/O口要将16个输出端全部操作一次，则需要16次数据传递操作。数据先传送到U1，后传送到U2，前8位数据控制U2的8个LED，后8位数据控制U1的8个LED。16个输出端与P1.0、P

13、1.1相连测试程序2片74HC164级联Start:CLRPIN_CP; CP端上升沿有效，初始化CP为低电平MOVDPTR, #Table; 将Table表的地址存入数据指针Loop:CLRA; 清0累加器AMOVCA, A+DPTR; 查表，取待传送的数据CJNEA, #0 x55, Loop1; 是否“结束码”？否，则跳转到Loop1AJMPStartLoop1:MOVR5, A; 保存待传送的数据ACALLHC164_Serial_Change_Parallel ; 调用8位串入并出送数子程序 MOVA, R5; 取待传送的数据ACALLHC164_Serial_Change_Para

14、llel ; 调用8位串入并出送数子程序ACALLDelayINCDPTR; 数据指针加1，取下一个码 AJMPLoop将A中的数据传送到U1将A中的数据传送到U1，U1中的数据传送到U2前后两次A中的数据相同，即U1与U2输出相同，LED显示效果一样参照LED流水灯测试程序，通过两次调用8位串入并出子程序实现“16个输出端全部操作一次”。8个共阴极LED数码管驱动电路2片74HC164的16个输出端分别与8个共阴极LED数码管的8个段选位和8个位选 位相连，即可构成数码管驱动电路。U1控制数码管的位选位U2控制数码管的段选位数据输入 脉冲输入 只要给数码管的位选位输送低电平，段选位输送高电平

15、，即可点亮相应的数码管。故，数据的传递顺序：先传送段选位、后送位选位，即前8位数据为段选位，后8位数据为位选位。TinyHMI测试用例Start:CLRPIN_CP; CP端上升沿有效，初始化CP为低电平MOVDPTR, #Table; 将Table表的地址存入数据指针Loop:CLRA; 清0累加器AMOVCA, A+DPTR; 查表，取待传送的数据CJNEA, #0 x55, Loop1; 是否“结束码”？否，则跳转到Loop1AJMPStartLoop1:ACALLHC164_Serial_Change_Parallel ; 先传数段选位 MOVA, #0 x00ACALLHC164_S

16、erial_Change_Parallel ; 后传送位选位，全部置“0”ACALLDelay; 增加延时时间，动态显示效果更明显ACALLDelayINCDPTR; 数据指针加1，取下一个码 AJMPLoop方法：通过查表先传送段选位，再将位选位全部置“0”选通所有数码管。Table:.DB 0 x6F, 0 x06, 0 x5B, 0 x4F, 0 x66, 0 x6D, 0 x7D, 0 x07, 0 x7F, 0 x6F ; 09字符表.DB 0 x55列表传送前8位数据，即段选位输入数据 输入数据为0位选位全部置“0” 将选通所有数码管理想的实验效果：改进8位串入并出传送子程序子 程

17、 序： HC164_Serial_Change_Parallel实现功能：8位数据串入并出入口参数：A（存储8位串入并出的数据）使用I/O口：PIN_DATA(P1.0)、PIN_CP(P1.1)改进：实现2个8位数据的串入并出HC164_Display_LED:ACALLHC164_Serial_Change_Parallel ; 预先将段码存放到A中，送出段码 MOVA, R5; 取位码到AACALLHC164_Serial_Change_Parallel ; 送出位码到PIN_DATARET子 程 序： HC164_Display_LED实现功能：2个8位数据的串入并出入口参数：A（存储

18、高8位数据）、R5（存储低8位数据）使用I/O口：PIN_DATA(P1.0)、PIN_CP(P1.1)数码管显示TinyHMI动态显示扫描子程序0 x78 0 x79 地址 数据 0 x7A 0 x7B 0 x7C 0 x7D 0 xXX 0 x7E 0 x7F 0 xXX 0 xXX 0 xXX 0 xXX 0 xXX 0 xXX 0 xXX R0存放第1位第8位数码管显示的字符数据显示缓冲区指针从第1位开始以轮流显示的方式实现数码管的动态扫描TinyHMI动态显示扫描子程序Buffer_First_Address= 0 x78; 定义显示缓冲区首地址HC164_Scan_Display_

19、Value:MOVR0, #Buffer_First_Address; 指针R0，取显示缓冲区首地址MOVR5, #0 x7F; 选通显示器第一位Scan_Loop:MOVA, R0; 取显示缓冲区内容（段码）到AACALLHC164_Display_LED; 调用显示子程序，点亮一位数码管MOVA, R5; 将位码暂存器中的位码送入ARRA; 循环右移一位MOVR5, AINCR0; 显示缓冲区指针+1MOVR7, #0 x00; 延时DINZR7, .CJNER0, #Buffer_First_Address+8, Scan_Loop; R0是否+1了8次？否，跳转RET 伪指令定义：改变

20、值0 x78，即可改变R0指针的指向，使用简单方便第1个数码管位选位为0，其它为1，即将选通第1个数码管传入段选和位选，点亮一位数码管右移选通位选位，为点亮下一个数码管做准备 R0有2种功能： 缓冲区指针：用于确定显示数据值； 计数器：“加1”8次后程序结束。R0中值与（0 x78+0 x08=）0 x80比较：两者相等，则已循环8次依次点亮了8个数码管，将继续执行下一条指令退出子程序；两者不相等，则跳转到Scan_Loop。子 程 序： HC164_Scan_Display_Value实现功能：8个数码管动态扫描显示入口参数：A（段码暂存）、R5（位码暂存）占用资源：Buffer_First

21、_Address Buffer_First_Address+8只要将待显示的数字送到显示缓冲区，然后通过R0间接寻址显示缓冲区，并用移位的方式处理位操作数据，即可实现数码管的动态循环扫描显示。调用显示子程序显示“12345678”Start:CLRPIN_CPMOVR0, #Buffer_First_Address; 指针R0，取显示缓冲区首地址 MOV Buffer_First_Address, #0 x06MOV Buffer_First_Address+1, #0 x5BMOV Buffer_First_Address+2, #0 x4FMOV Buffer_First_Address+

22、3, #0 x66MOV Buffer_First_Address+4, #0 x6DMOV Buffer_First_Address+5, #0 x7DMOV Buffer_First_Address+6, #0 x07MOV Buffer_First_Address+7, #0 x7FEND_DLoop:ACALLHC164_Scan_Display_ValueAJMPEND_DLoop在显示缓冲区存放“12345678”的段码值调用动态显示扫描子程序，在8个数码管分别显示“12345678”理想效果：实际效果：现象：本该熄灭的笔段也“点亮”了，与“发光” 的笔段相比，只是稍微“暗”一些。

23、原因：输出信号一直在动态变化 ，容易出现 闪烁 现象，需要进一步的改进。CPMRDQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q70110000174HC164驱动数码管动态变化过程描述 74HC164将D触发器直接输出，移位过程的中间结果直接作用在目标上，使本该熄灭的笔段也被“点亮”了，出现闪烁现象。目 录 接口电路设计与测试 TinyHMI人机界面 改进的可能性 STR 八D锁存器CPMRDQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7 移位寄存器74HC595驱动数码管74HC595可以理解为“74HC164+74HC374”，相当于在74HC164的8个并行输出端增加了一个74HC374功能一样的触发锁存器。锁存器

24、的作用：屏蔽了并行输出在移位过程中的变换，让所有输出在STR上升沿锁存信号作用下统一翻转，确保数据在串入并出转换过程中稳定可靠。74HC595串入并出LED驱动电路图 使能控制端8个并行输出口5个输入控制口D：数据输入端，接单片机的P1.0CP：时钟信号端，接单片机的P1.1STR：锁存信号，接单片机的P1.2 MR直接接Vcc，保证74HC595处于永久选通状态； OE直接接地，保证锁存器中的值在Q0Q7引脚输出。由于其驱动电路与74HC164几乎差不多，因此无需制作PCB电路板，以节省资源。8位串入并出带锁存送数子程序 因此，只需在HC164_Serial_Change_Parallel的

25、子程序的基础上，增加产生“STR” 上升沿的代码即可。74HC595工作原理： 74HC595内置的移位寄存器与74HC164的工作原理完全一样，在CP上升沿的作用下，将D 端的二进制数据依次送入移位寄存器中。 数据移位完成后，在STR上升沿的作用下，将移位寄存器中的数据一次性地送入数据存储 锁存器输出，从而保证在移位的过程中，输出端的数据保持不变。HC595_Serial_Change_Parallel:ACALLHC164_Serial_Change_Parallel ; 调用8位串入并出送数子程序STR_Rising_Pulse_Effective:; 产生STR上升沿SETBPIN_S

26、TR; 将STR端置1，产生上升沿脉冲跳变信号NOP; 执行空操作延时指令CLRPIN_STR; 将STR端清0RET产生STR上升沿 子 程 序： HC595_Serial_Change_Parallel实现功能：8位串入并出带锁存送数子程序 入口参数：A（存储8位数据）使用I/O口：P1.0、P1.1、P1.2LED流水灯测试程序范例Start:MOVR7, #0 x08CLRPIN_CP; CP端上升沿有效，初始化CP为低电平CLRPIN_STR; STR上升沿有效，初始化为低电平MOVDPTR, #Table; 将Table表的地址存入数据指针Loop: CLRA; 累加器A清0MOV

27、CA, A+DPTR; 查表，取待传送的数据ACALLHC595_Serial_Change_Paralle ; 调用8位串入并出带锁存送数子程序ACALLDelay; 延时时间为143msINCDPTR; 数据指针加1，取下一个码DJNZR7, Loop; R7-1=0？否，则跳转到LoopAJMPStartTable:.DB 0 x01, 0 x02, 0 x04, 0 x08, 0 x10, 0 x20, 0 x40, 0 x80 R7：计数器，循环8次初始化 输入数据 传入数据，输出点亮LED 数据列表 查表，取数据 TinyHMI数码管与键盘驱动电路 TinyHMI数码管驱动电路：7

28、4HC595以“串转并”的方式扩展输出端口。2个74HC595级联U21控制8个数码管的段选位只要给数码管的位选位输送低电平，给数码管的段选位输送高电平，即可点亮数码管。U20控制8个数码管的位选位TinyHMI数码管与键盘驱动电路 TinyHMI键盘驱动电路：74HC595作为输入口使用。键盘电路： 由8个按键和8个二极管 构成； 统一连接到P1.3(KEY) 作为键盘扫描输入口。工作原理：(假设没有连接二极管) 当扫描到第n位数码管时，则U20对应的Qn输出为低电平，而其它Q端为高电平； 此时若按下KYn，则可从P1.3读到低电平，而其它Q端为高电平； 此时若按下其它任何一个KY或者不按下

29、任何KY，则读到的都是高电平； 若依次从左到右扫描，则可得到1个字节的完整键值编码。111101110011TinyHMI数码管与键盘驱动电路 TinyHMI键盘驱动电路：74HC595作为输入口使用。二极管：隔离保护的作用如果没有二极管 若2个或2个以上的KY键同时按下形成回路1111011101短路虽然74HC595的输出端为CMOS推挽结构，拥有较强的驱动能力，但是仍然存在一定的等效内阻。尽管短暂的短路现象一般并不会导致器件烧毁，但却会干扰数码管的正常显示。TinyHMI数码管与键盘驱动电路 TinyHMI键盘驱动电路：74HC595作为输入口使用。选择导通压降为0.20.4V的肖特基型

30、二极管 为什么选择导通压降为0.20.4V的肖特基二极管，不能选择导通压降 为0.60.8V的普通二极管？ 为了防止在扫描期间读取键值时出现意外错误。VKEYVQVD分析： VKEY=VQ+VDVKEY ：P1.3处的电压值VQ ： 74HC595输出存在等效 内阻形成的压降，驱动电 流越大则VQ越大VD ：二极管的正向导通压降 由于数码管扫描时的工作电流较大，因此VQ会从不带负载时的0V上升到0.51V； 若采用普通二极管，则从VKEY处得到的总电压有可能超过1.5V（I/O高电平门槛电压），本来应该是低电平，却读到高电平。0.51V0.60.8V1.11.8V1.5V（ I/O高电平门槛电

31、压） 实际电路采用导通压降较低的肖特基二极管，且需适当限制74HC595的输出驱动电流（段码限流电阻不能过小），才能保证TinyHMI正常工作。程序实现单个数字字符获取子程序 Get_Segment_Code:MOVDPTR, #Table; DPTR取表格首地址MOVCA, A+DPTR; 查表取得字符真值RETTable: DB 0 x6F, 0 x06, 0 x5B, 0 x4F, 0 x66, 0 x6D, 0 x7D, 0 x07, 0 x7F, 0 x6F; 09字符表子 程 序： Get_Segment_Code实现功能：使用查表法获取单个数字字符入口参数：无出口参数：A（存储字

32、符表中获取的数值）使用查表法找到与数字字符对应的数码管段码值：程序实现8位串入并出送数子程序 HC595_Display_LED:ACALLHC164_Serial_Change_Parallel ; 送出段码到PIN_DATAMOVCA, R5 ; 取位码到AACALLHC164_Serial_Change_Parallel ; 送出位码到PIN_DATAACALLSTR_Rising_Pulse_Effective ; 在STR端产生一个上升沿锁存信号RET子 程 序： HC595_Display_LED实现功能：2个8位串入并出，STR上升沿送数子程序入口参数：A（暂存放段码）、R5（暂

33、存放位码）出口参数：无8位串入并出送数子程序： 将段码暂存放到A，并将位码暂存放到R5中； 分别将段码与位码这2个8位数据送入16串入并出并出驱动电路； 启动STR信号锁存输出数据。程序实现TinyHMI动态扫描显示子程序数码管显示0 x78 0 x79 地址 数据 0 x7A 0 x7B 0 x7C 0 x7D 0 xXX 0 x7E 0 x7F 0 xXX 0 xXX 0 xXX 0 xXX 0 xXX 0 xXX 0 xXX R0存放第1位第8位数码管“待显示的数字”显示缓冲区指针查表：找到“待显示数字”所对应的字符数值从第1位开始以轮流显示的方式实现数码管的动态扫描程序实现TinyHM

34、I动态扫描显示子程序Buffer_First_Address= 0 x78; 定义显示缓冲区首地址HC595_Scan_Display_Number:MOVR0, #Buffer_First_Address; 指针R0，取显示缓冲区首地址MOVR5, #0 x7F; 选通显示器第一位Scan_Loop:MOVA, R0; 取显示缓冲区内容（段码）到AACALLGet_Segment_Code; 查表获取数字字符所对应的数值（段码）ACALLHC595_Display_LED; 调用显示子程序，点亮一位数码管MOVA, R5; 将位码暂存器中的位码送入ARRA; 循环右移一位MOVR5, AIN

35、CR0; 显示缓冲区指针+1MOVR7, #0 x00; 延时DINZR7, .CJNER0, #Buffer_First_Address+8, Scan_Loop; R0是否+1了8次？否，跳转RET A中暂存从显示缓冲区取出的“待显示的数字”查表，将“待显示的数字”转换为对应的数码管显示的段码值子 程 序： HC595_Scan_Display_Number实现功能：8个数码管动态扫描显示入口参数：A（段码暂存）、R5（位码暂存）占用资源：Buffer_First_Address Buffer_First_Address+8、 P1.0、P1.1、P1.2将“待显示的数字”送到显示缓冲区，

36、接着通过查表子程序找到数字对应的字符数值，将待显示字符的数值送到相应的控制口。循环8次，依次点亮8个LED数码管调用显示子程序显示“12345678”Start:CLRPIN_CPMOVR0, #Buffer_First_Address; 指针R0，取显示缓冲区首地址 MOV Buffer_First_Address, #0 x01MOV Buffer_First_Address+1, #0 x02MOV Buffer_First_Address+2, #0 x03MOV Buffer_First_Address+3, #0 x04MOV Buffer_First_Address+4, #0

37、x05MOV Buffer_First_Address+5, #0 x06MOV Buffer_First_Address+6, #0 x07MOV Buffer_First_Address+7, #0 x08END_DLoop:ACALLHC595_Scan_Display_NumberAJMPEND_DLoop在显示缓冲区存放数字字符“12345678”调用动态显示扫描子程序，在8个数码管分别显示“12345678”数码管显示效果：键盘动态扫描子程序为了进一步提高学生的设计能力，有关键盘扫描子程序以及相应的测试程序，将留给读者独立完成，并撰写相应的开发文档。建议：教师可作为课程设计列入平时

38、成绩考核。新编电类专业计算机基础6.2 LED点阵显示屏应用生活中，LED点阵显示屏随处可见。 银行公交车户外广告牌目 录 1616 LED点阵显示屏 LED点阵显示屏原理 大型LED点阵显示屏 汉字点阵字模的提取 标准化接口 LED点阵显示屏结构88点阵实物图 1个发光二极管构成一个“点”，64个发光二极管构成“88点阵”，若每个发光二极管由一根数据线控制较浪费。 LED点阵显示屏结构 1个发光二极管构成一个“点”，64个发光二极管构成“88点阵”，若每个发光二极管由一根数据线控制较浪费。 44矩阵键盘 回忆学习按键时， IO口资源不够 将键盘替换成发 光二极管 44点阵 行列交叉处 row

39、1 = 0， column1 = 1， 发光二极管亮 01LED点阵显示屏结构88点阵实物图注： 不同型号点阵内部结构可能不同； 同一型号点阵在印制板上放置方向不同， 控制方法也不同。10 row = 1， column = 0， 发光二极管亮本书籍及配套的Altair-80C31 Small实验箱电路均采用前一结 构，即row = 0，coloumn =1，对应的“点”亮 电路设计 为节省IO口，选用串转并芯片74HC595作为“列”控制信号，74HC138作为“行”控制信号，88点阵驱动电路原理图如下图所示。 74HC59574HC138LNM-788BS输出8路互斥低有效信号，更好控制行

40、 电路制作 制作好的样品效果图如下图所示，基于该电路板编写驱动程序。 驱动软件显示第1行显示第2行显示第3行显示第4行显示第5行显示第6行显示第7行显示第8行例如显示“9”，显示过程如下图所示。 “行”信号的产生 前面的实验已详细介绍过74HC595，不再重复介绍其产生的“列”信号，现重点介绍由74HC138产生的“行”信号。 ABCY000001111真值表Y7YnY1Y0低有效 “行”信号P1.0P1.1P1.28051ABCVCCGNDVCCGNDDSTRCP57913681024“行”信号传送子程序 先将“行”信息存于R7，再用程序处理成“ABC”控制信号发送给74HC138，如R7

41、= 0000 0101（第5行），处理程序如下（其中HC138_A = P1.0，HC138_B = P1.1，HC138C = P1.2）。 HC138_Send_Address:MOVA,R7RRCAMOVHC138_A,CMOVHC138_B,CRRCARRCAMOVHC138_C,CRET; A = 0000 0101;C = 1，A = 0000 0010;P1.0 = 1，HC138_A = 1;C = 0，A = 0000 0001;P1.1 = 0，HC138_B = 0 ;C= 1，A = 0000 0000;P1.2 = 1，HC138_C = 1 先向74HC138发送完

42、“行”信息，再调用74HC595送数据（“列”信息）子程序，点阵屏即可按要求显示了。 延时程序 通常，显示器的刷新频率需要60Hz以上才不会出现闪屏现象，即1s至少需要整屏刷新60次。 对于88点阵，共8行，为达到60Hz的刷新频率，每秒钟至少需显示860 = 480行，则显示一行完需延时1 480 2.08ms，为了保证显示亮度与屏不出现抖动现象，显示完一行约延时0.5ms，延时函数如下。 延时程序MOVR6,#0 x03DJNZR5,.MOVR5,#0 x53DJNZR6,DelayDelay:延时时间：（R5 2 + 1 + 2 ）R6 + 1） 1.085us = 0.55ms 88点

43、阵显示“9”测试用例.ORG0 x0000.AREAHOME(ABS,CODE)HC138_A = P1.0HC138_B = P1.1HC138_C = P1.2PIN_DATA = P1.3PIN_CP = P1.4PIN_STR = P1.5Start: CLRPIN_CP CLRPIN_STRREDISP: MOVR4,#0 x00 MOVDPTR,#TableLoop: CJNER4,#0 x08,Row_Scan AJMPREDISP定义单片机与88点阵的接口 ; R4保存“行”信息，从0行开始; DPTR保存“列”信息起始地址Table表存放“列”信息，即“9”的字模 ; 8行显

44、示是否结束？ 88点阵显示“9”测试用例Row_Scan: MOV R7,#0 x00ACALLHC595_Serial_Change_ParallelMOVA,R4INCR4ACALLHC138_SendAddressCLRAMOVCA,A+DPTRINCDPTRMOVR7,AACALLHC595_Serial_Change_ParallelMOVR6,#0 x03Delay: MOV R5,#0 x53DJNZR5,.DJNZR6,DelayAJMPLoop发送空行 发送“行”信息 发送“列”信息 延时一段时间 Table:.DB 0 x00,0 x1C,0 x22,0 x22,0 x1E

45、,0 x02,0 x04,0 x38“9”的点阵数据MOV A,R788点阵显示“9”测试用例为什么两次调用“列”信息子程序 程序流程：初始化 8行显示完毕？发送列信息 发送行信息 NY已确定 “本行”，而上一行的“列”信息未更新，在确定 “本行”的“列”信息前会暂时显示“上行”数据，出现“拖影” 加入调用“列”信息子程序，发送空行，在确定“本行”前，清空“上行”数据 消除“拖影” 方案1，可行，但效率低 消除“拖影”方案2OE：Output EnableOE = 0，输出有效OE = 1，输出高阻态锁存器输出数据锁存器不输出数 据，点阵全部熄灭 通过IO口控制OE输出1来替换程序发送“空行”

46、 74HC59574HC138LNM-788BS改进后的电路： 目 录 1616 LED点阵显示屏LED点阵显示屏原理 大型LED点阵显示屏汉字点阵字模的提取 标准化接口 标准化接口RS232接口USB接口网络接口计算机常见接口ABCDG1G2LTBSCKGNDGNDGNDENR1R2GNDGND1357911131524681012141608接口 ABCSCKLTBRGGNDENGNDGNDGNDGNDGNDGNDGND1357911131524681012141612接口 GNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDLTBSCKRGENABGND1357911131524681012

47、141604接口 点阵屏常见接口 88点阵是构成户外大型LED屏的最小项，并且到目前为止，已经完全实现了标准化与产业化，像计算机一样，LED显示屏也定义了一系列标准化接口进行数据传输。 不同接口控制方法不同，LED屏显示效果不同，应用于不同场合 08接口ABCDG1G2LTBSCKGNDGNDGNDENR1R2GNDGND1357911131524681012141608接口引脚图引脚名称引脚功能引脚编号GND接地1、3、5、13、15A行选择信号2B行选择信号4C行选择信号6EN使能信号7D行选择信号8R1显示数据9G1显示数据10R2显示数据11G2显示数据12LTB锁存信号14SCK时钟

48、信号1608接口引脚功能定义 等同74HC595的“STR” 等同74HC595的“CP” 08接口引脚名称引脚功能引脚编号GND接地1、3、5、13、15A行选择信号2B行选择信号4C行选择信号6EN使能信号7D行选择信号8R1显示数据9G1显示数据10R2显示数据11G2显示数据12LTB锁存信号14SCK时钟信号1608接口引脚功能定义 EN控制点阵屏亮灭及亮度A、B、C、D行信号，可控制扫描16行，常用于1/16扫描R1、R2、G1、G2数据信号，08接口可控制双色屏，R = Red，G = Green，独立控制R、G，对应的点显示不同色SCK、LTB数据移位与锁存信号12接口引脚名称

49、引脚功能引脚编号EN使能信号1A行选择信号2GND接地3、5、7、9、11、13、15、16B行选择信号4C行选择信号6SCK时钟信号8LTB锁存信号10R显示数据12G显示数据1412接口引脚功能定义 EN控制点阵屏亮灭及亮度A、B、C行信号，可控制扫描8行，常用于1/4和1/8扫描R、G数据信号，08接口常控制双色屏，R = Red，G = Green，独立控制R、G，对应的点显示不同色SCK、LTB数据移位与锁存信号04接口引脚名称引脚功能引脚编号EN使能信号9A行选择信号11GND接地2、4、6、8、10、12、14、15、16B行选择信号4SCK时钟信号3LTB锁存信号1R显示数据5G显示数据704接口引脚功能定义 EN控制点阵屏亮灭及亮度A、B行信号，可控制扫描4行，常用于1/4扫描R、G数据信号，08接口常控制双色屏，R = Red，G = Green，独立控制R、G，对应的点显示不同色SCK、LTB数据移位与锁存信号标准化接口接口特点应用场合04接口常用于1/4扫描，扫描周期短，亮度高 室外08接口常用于1/16扫描，扫描周