基于单片机的1616点阵的滚动显示
摘要本文设计单片机基本模块的一部分。LED点阵是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。同时也可广泛应用到军事、车站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运输等许多行业。
关键词：单片机；；
BasedonSCM1616LEDrollingdisplaydesign
InstituteofPhysicalandXXXXXXlInformationXXXXXNormalUniversity
Abstract:ThedesignofthisarticleisbasedonapartofthebasicmoduleSCM（Single-Chip-Microcomputer）system.LEDelectronicdisplayscreenisalargesystemwhichcombinedwithmicro-electronictechnologyandcomputertechnologyandinformationprocessingtechnology.Ithasbecometheidealchoiceofnumerousdisplaymediaandout-doorjobsdisplaybecauseofitsadvantages,includingbright-coloredflavor,widedynamicstaterange,highbrilliance,longlife-spanandstableandreliableworkandsoon.Atthesametime,itwouldbewidelyusedinmilitaryaffairs,stations,hotels,sports,news,finances,bonds,adsandtraffictransportationsetc.ThisdesignismainlydirectlycontrolledbySCMinordertoachieverow-scanningandthecolumn-scanningachievedbythe74LS138.ThisdesignofhardwareandsoftwaremodulespassthePROTEUSsimulationdebuggingsuccessfully.
Keywords:SCM;LED;rollingdisplay
目次1绪论 1
1.1 MCS-51系列单片机简介 1
1.2 单片机的应用模式和应用领域 2
1.3 主要工作任务 3
2硬件设计 3
2.1 单片机系统的基本模块 3
2.2 1616点阵滚动显示的硬件设计 4
3软件设计 6
3.1 1616点阵滚动显示的软件设计 6
4软件仿真结果 8
4.1 1616点阵滚动显示仿真结果 8
结论 9
参考文献 10
致谢 11
附录相关源程序 12
1绪论
单片机（Single-Chip-Microcomputer）又称微控制器（Microcontroller），最基本的结构是将CPU和计算机外围功能单元，如存储器、I/O口、定时器/计数器、中断系统等集成在一个芯片上构成的。虽然单片机只是一个芯片，但无论从成还是功能上来看，它都具有了微机系统的特征。[1]
1.1MCS-51系列单片机简介
[1]
单片机的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，其诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。[2]
然而，由于16位单片机销售量并不大，价格也比较贵，大量应用领域需要的仍然是8位单片机。因此，各公司1986年以来纷纷开发高性能、大容量和多功能新型8位单片机。这些单片机有Intel公司的8044（双CPU工作）、Zilog公司的Super8（含DMA通道）、Motorola公司的MC68CH11（内含E2PROM及A/D转换电路）和WDC公司的65C124（内含网络接口电路），等等。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，但以MCS-51为主的8位单片机仍然占据着单片机的主导地位。单片机的应用日益广泛啊，如应用在仪器仪表、家用电器和专用设备的智能化以及过程控制等方面，单片机在人们的日常生活和工作中正扮演着越来越重要的角色。伴随着信息技术革命的不断深入，以及计算机技术的快速发展，单片机的应用越来越广泛了，并且已经逐渐地发展成为了一门比较关键的技术学科。单片机具有这样一些突出优点：体积小、质量轻、耗电量小、电源比较单一、功能性强、价格低、运行速度比较快、抗干扰的能力较强、利用率高等优点。因而在通信、家电、工业中等特别是汽车等产品的应用当中都能够处处看到单片机的应用。[3]
1.2单片机的应用领域?
[4]
1.3主要工作任务
硬件设计
的基本模块
基本模块制的基本思路，也是我们研究的单片机的重要依据。如图1所示单片机
图1单片机
其中，单片机最小系统包括复位电路、晶振电路和电源电路。显示部分即点阵显示电路，驱动部分即74hc138驱动电路，接口扩展在本次设计中暂未使用。
1616点阵滚动显示的硬件设计
单个点阵显示基本原理
一般的点阵都是88的，即横竖都有8个发光二极管，
如图2所示。
观察二极管正负极，我们可以很容易发现，如果赋予
P0=0xff；P2=0x00；那么所有的发光二极管将被点亮
，从而点阵就可以实现全亮。类似的，如果需要实现
某一列或者某一行全亮，也可以进行类似的赋值。比
如，我们要实现第一列全亮，第一列全亮就要求P20=0;
其他为1，则代码为P0=0xff；P2=0xfe；
但是如果需要让点阵显示一个字符
的话，上述赋值则不能达到目的，这里，我们需要先知道扫描的概念。
所谓扫描，就是每隔一个时间段，发送一组代码，当然，这个时间段要足够小。由于人眼有视觉暂留效应，人的肉眼无法分辨，因此，经过多次扫描，点阵上就能稳定的显示一个字符。那么程序上如何实现扫描呢？
扫描包括行扫描和列扫描，我们可以任意使用其中一种。假设我们使用行扫描，就是首先令P07为1，即P00=0x80；然后观察在这一行上有哪些二极管被点亮，点亮的那一列所对应的端口就为0，不亮的就为1，记下此时P2数值，短暂延时过后，令P06=1，即P00=0x40；然后观察在这一行上有哪些二极管被点亮，点亮的那一列就为0，不亮的就为1，记下此时P2数值，同理如此重复下去，直到P00=0x01；那么所有的P0和P2的数值就构成了两个长度为8的数组，我们可以在程序中每个一段时间按顺序发送一组代码，只要时间段足够短，那么我们就可以在点阵上看到稳定的字符了。
以上就是单个点阵显示的基本原理。
1616点阵的组成及显示原理
所谓1616点阵，就是行列各位16个长度的点阵，现实中我们可以通过4个88点阵进行拼凑来实现一个1616的点阵。如图3所示。图中的1616点阵由U6,U7,U8,U9四个单点阵组成，所有的行（X0-X7）都通过排阻接到单片机的P0口上，所有的列（Y00-Y07、Y10-Y17、Y20-Y27、Y30-Y37）接到不同的74ls138(U2，U3，U4，U5)上，U2控制U6，U3控制U7，U4控制U8,U5控制U9。74ls138直接由单片机的P2口进行驱动，这样就形成了一个完整的电路。
如图4所示。
其显示原理与单个点阵的显示原理类似，但是这里需要先把代码写入U6，然后短暂延时后写入U7，直到U9。时间段控制合理的话，我们就可以看到显示屏上将显示稳定的字符。这里涉及到一个滚动显示的问题，所谓滚动显示，即字符是从屏幕右端慢慢往左边移动，好像是一个拉幕的效果，那么滚动显示在程序上如何实现呢？这里我们就要用到单片机的定时中断，中断一次，字符往左移动一次，如此循环，即实现了字符的滚动显示。这与上面单个点阵的静态显示是有区别的。
图474hc138驱动电路
关于74hc138的使用，74hc138是3-8线译码器，当E1=1,E2,E3=0时，该译码器被选中，此时如果数据输入端ABC输入000-111八个数据，输出端Y0-Y7将依次输出0。所以，我们可以依次选中四个译码器，向数据输入端写入数据来直接控制某个点阵的显示。
以上就是1616点阵的滚动显示原理。
1616点阵滚动显示的硬件设计
如图5就是本次设计的全部硬件电路图：
3软件设计
的软件设计
{0x02,0x10,0x22,0x10,0x22,0x20,0x22,0x20,0x22,0x40,0x22,0x7C,0xFE,0x92,0x23,0x12,0x23,0x22,0x22,0x22,0x26,0x42,0x2A,0x42,0x72,0x02,0x22,0x0E,0x02,0x00,0x00,0x00,/"老",2/}。
voidtimer1()interrupt3
{
alt++;
if(alt==10) //到一定的时间加以实现左移
{
alt=0;
if(fangxiang==0) //如果是正向正向移动
{
net=net+2;
if(net>sl)//字移动数量
net=0;
}
else //否则反向移动
{
net=net-2;
if(net<2)
net=sl; //字移动数量
}
}
}
：
4软件仿真结果
如图6、7、8、为本次1616点阵滚动显示的仿真结果
图6点阵显示“欢”字图7点阵显示“迎”字
图8点阵显示“您”字
图6：单片机调用字符代码通过驱动电路显示“欢”字
图7：单片机调用字符代码通过驱动电路显示“迎”字
图8：单片机调用字符代码通过驱动电路显示“您”字
结论
同时，在考虑问题方面对于这部分的设计一定要结合所有的部分综合考虑，在我们初始设计的时候就应该有大致的整体框架。
参考文献
[M].北京：机械工业出版社，2005
[2]莫少莹.单片机原理及接口技术课程实验教学改革[J]。大众科技。2010，（9）；175，77
[3]曹丽燕.基于单片机的音乐盒的设计[J]。信息与电脑，2010，(4)；58
[4]陶国正.单片机与接口应用技术[M].苏州：苏州大学出版社，2004
[5]梅丽凤，单片机原理及接口技术[M]。王艳秋，汪毓铎。北京：清华大学出版社,2003，5
[6]郑学坚.微型计算机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2001
[7]徐爱钧，智能化测量控制仪表原理与设计[M]。北京：北京航空航天大学出版社，2004，9
[8]张迎新，单片微型计数机原理，应用及接口技术[M]。北京：国房工业出版社，1993
[9]李华.MCS-51系列单片机[M].北京：北京航空航天大学出版社，1993
[10]王幸之．单片机应用系统抗干扰技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，1999
[11]何立民.MCS-51系列单片机[M].北京：北京航空航天大学出版社，1990
[12]薛均义，张彦斌．MCS-51/96系列单片微型计算机及其应用[M]．西安：西安交通大学出版社，1997
[13]彭勇;向云南;李书舟;“单片机”课程说课
致谢
本论文是在我的导师的亲切关怀和悉心指导下完成的感谢对本论文从选题、构思、资料收集到最后定稿的各个环节给予细心的指引和教导使我对于的认识并最终得以完成毕业论对此我表示衷心的感谢老师严谨的治学态度、渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度、积极进取的科研精神以及诲人不倦的师者风范是我学习楷模，还得到众多老师的关心支持和帮助，在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意!在大学四年生活中，得到各位老师、同学的关心与帮助，我在学习和生活中不断得到友谊的温暖与关怀，最重要的是一种精神上的激励，让我非常感动。感谢父母对我二十多年来辛勤的养育,并让我获取了一定的知识并最终走向社会为社会贡献自己!最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位老师表示感谢！
附录
III
单片机系统
显示部分
单片机最小系统
接口扩展部分
驱动部分
图288点阵
图31616点阵
图5本次设计完整电路图
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