2020年03月14日 | 使用51单片机实现点阵汉字平滑滚动显示

#说明：采用的芯片是89C51，LED点阵屏的规格是16*16，同时使用了两个74HC595芯片，字模生成软件在文末有网盘链接。

1 连接原理图

整体的电路连接如上图所示，单片机只需要使用三个IO接口，就可以实现对点阵屏的控制。当然对于不同的单片机而言连线是不同的，但是使用74HC595扩展的原理是相同的，在这里不再对于其IO扩展原理进行探究。

2 实现的功能

在51单片机以及C语言的环境下，实现LED点阵屏幕上汉字的平滑滚动，就像是公交车上显示“前方到站第二医院，下车乘客请提前做好准备”一样。我们最后显示的是“计算机测控技术”几个字，当然显示的汉字内容是自定义的。同时，设置一个按钮能够让平滑滚动的汉字可以随时停下来。

这里有两点细节需要注意一下：

1、汉字循环到最后一个时，要继续滚动出第一个汉字，而不是跳变到开头重新循环。

2、汉字滚动的时候按下按钮停止，滚动停止的时候按下按钮继续滚动，使用同一个按钮。

3 C语言程序实现

3.1 定义变量

在这里我们定义芯片P3.4、P3.5、P3.6 三个接口为输出IO接口，P2.7为接开关控制的IO接口。同时定义一个大数组储存所有汉字对应的取模16进制码，一个小数组用于表示现在屏幕上所需显示的汉字。

#include

#include

typedef unsigned int u16; //常规无符号字符串和整数定义   

typedef unsigned char u8;

//将595的三个内置接口赋给新的名字

sbit SRCLK = P3 ^ 6; // 数据输入口（串）

sbit RCLK = P3 ^ 5; // 移位寄存器时钟

sbit SER = P3 ^ 4; // 存储寄存器时钟

sbit stopscreen = P2^7; //暂停与开始开关定义引脚

/*定义一个数组存储所有需要平滑滚动的文字的16进制码，由取模软件自动生成，

每个字由32个16进制数字组合而成，现在数组中存储的是“计算机测控技术”*/

u8 code word[] = {

/*--  文字:  计  --*/

0x00, 0x02, 0x04, 0x02, 0x08, 0x02, 0x08, 0x02, 0x00, 0x02, 0x00, 0x02, 0xEF, 0x7F, 0x08, 0x02,

0x08, 0x02, 0x08, 0x02, 0x08, 0x02, 0x08, 0x02, 0x28, 0x02, 0x18, 0x02, 0x08, 0x02, 0x00, 0x02,

/*--  文字:  算  --*/

0x04, 0x02, 0x7C, 0x7E, 0x12, 0x09, 0x01, 0x00, 0xFC, 0x1F, 0x04, 0x10, 0xFC, 0x1F, 0x04, 0x10,

0xFC, 0x1F, 0x04, 0x10, 0xFC, 0x1F, 0x10, 0x04, 0xFF, 0x7F, 0x10, 0x04, 0x08, 0x04, 0x04, 0x04,

/*--  文字:  机  --*/

0x08, 0x00, 0x88, 0x0F, 0x88, 0x08, 0x88, 0x08, 0xBF, 0x08, 0x88, 0x08, 0x8C, 0x08, 0x9C, 0x08,

0xAA, 0x08, 0xAA, 0x08, 0x89, 0x08, 0x88, 0x48, 0x88, 0x48, 0x48, 0x48, 0x48, 0x70, 0x28, 0x00,

/*--  文字:  测  --*/

0x00, 0x20, 0xE4, 0x23, 0x28, 0x22, 0x28, 0x2A, 0xA1, 0x2A, 0xA2, 0x2A, 0xA2, 0x2A, 0xA8, 0x2A,

0xA8, 0x2A, 0xA4, 0x2A, 0xA7, 0x2A, 0x84, 0x20, 0x44, 0x21, 0x44, 0x22, 0x24, 0x28, 0x10, 0x10,

/*--  文字:  控  --*/

0x08, 0x02, 0x08, 0x04, 0x08, 0x04, 0xC8, 0x7F, 0x5F, 0x40, 0x28, 0x29, 0x88, 0x10, 0x58, 0x20,

0x0C, 0x00, 0x8B, 0x3F, 0x08, 0x04, 0x08, 0x04, 0x08, 0x04, 0x08, 0x04, 0xEA, 0x7F, 0x04, 0x00,

/*--  文字:  技  --*/

0x08, 0x04, 0x08, 0x04, 0x08, 0x04, 0xC8, 0x7F, 0x3F, 0x04, 0x08, 0x04, 0x08, 0x04, 0xA8, 0x3F,

0x18, 0x21, 0x0C, 0x11, 0x0B, 0x12, 0x08, 0x0A, 0x08, 0x04, 0x08, 0x0A, 0x8A, 0x11, 0x64, 0x60,

/*--  文字:  术  --*/

0x80, 0x00, 0x80, 0x04, 0x80, 0x08, 0x80, 0x08, 0xFE, 0x3F, 0xC0, 0x01, 0xA0, 0x02, 0xA0, 0x02,

0x90, 0x04, 0x88, 0x08, 0x84, 0x10, 0x82, 0x20, 0x81, 0x40, 0x80, 0x00, 0x80, 0x00, 0x80, 0x00};

//下面一个用于存储每一时刻点阵屏显示内容的数字，随着时间会不断重新赋值与变化

u8 now[32] = {

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };

3.2 点阵显示函数

由于使用595进行了接口扩展，首先编写行显示函数LED_line，接着再编写汉字显示函数LED_array，>>和<<这两个符号是二进制移位符号。

void delay(u16 i)    //延时函数，很普通

{

while (i--);

}

//行显示函数： LED_line （字节1 1 ，字节2 2 ，行号)

void LED_line(u8 ledata1, u8 ledata2, u8 line_num)

{

u8 b_num, i;

u8 REG595[4]; // 发送到595的四个字节。

REG595[0] = ledata2; REG595[1] = ledata1;

if (line_num<8) {

REG595[2] = 0;

REG595[3] = 0x01 << line_num;

}

else {

REG595[2] = 0x01 << (line_num - 8);

REG595[3] = 0;

}

SRCLK = 1; // 移位准备

RCLK = 1; //输出准备

for (b_num = 0; b_num<4; b_num++) {   // 向595发送四个字节

for (i = 0; i<8; i++) {    //发送8位数

SER = REG595[b_num] >> 7; //从最高位开始发送

REG595[b_num] <<= 1;

SRCLK = 0;

SRCLK = 1;   //移位寄存器时序，低电平准备，高电平有效

}

}

RCLK = 0; // 存储寄存器时序，低电平准备，高电平有效，四个字节同时发出

RCLK = 1;

}

void LED_array(u8 word[], u16 t_delay) //汉字显示函数

{

u8 i;

while (t_delay--) {

for (i = 0; i<16; i++) { // 逐行显示

LED_line(~word[i * 2], ~word[i * 2 + 1], i);

}

}

}

3.3 平滑滚动

通过上面的内容，我们只要调用LED_array函数，正确传参后就可以在LED点阵屏上显示我们想要显示的内容了。实现平滑滚动才是本文的关键，主函数的算法流程图如下所示：

总的来说，就是使用小数组（now）在大数组（word）中一步步移动的方法，在算法与数据结构里，我们往往把这种方法叫做滑动窗口法。在汉字取模软件中生成的16进制数，每两个一组代表LED点阵上的一行灯的亮灭。这也不难理解，因为一行是16个LED灯，一个两位16进制数刚好可以表示8个2进制数，所以两个两位16进制数控制一行。因此，我们滑动窗口每次移动2个两位16进制数。

void main()    //主函数

{

u16 i, j;

for(j=0;;j++){    //在这里不使用while循环是因为while循环显示输出不稳定

//每次赋给now的值都后移两位，显示出来就是点阵一行行地变化

for (i=0;i<32;i++){ //对now中32个位置，每个位置都赋值

/*将需要实时显示的内容放到实时数组now中去，同时使用对数组最大数224取余实现循环平滑滚动*/

now[i] = word[(i+(2*j))%224];

}

LED_array(now, 10); //调用汉字显示函数，依次显示now中内容

delay(300);   //延迟后进行下一循环

if(stopscreen==0){ //按键防抖设计

delay(50);

if(stopscreen==0){

while(1){ //按第一下开关停止平滑滚动

LED_array(now, 10);

if(stopscreen==0){ //按键防抖设计

delay(50);

if(stopscreen==0){

break;   //按第二下开关继续平滑滚动

}

}

}

}

}

}

}

4 总结

清楚了LED点阵屏显示的原理，我们可以设计LED点阵屏的多种显示方式，甚至可以做出动画片、游戏等。

字模生成软件百度云：链接：https://pan.baidu.com/s/1OwK_L_aDjWas5LF_MuULmQ

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