基于单片机的16*16点阵显示屏设计

摘 要：文章主要介绍了基于THDPJ-3单片机实验箱的16*16点阵显示的硬件电路、取模方式以及软件设计等，以实现汉字、字符、图像等的显示。点阵显示屏结构简单，可控性好，并且易于实现，因此被广泛应用。

关键词：16*16点阵 取模方式 单片机

目前，LED点阵显示屏广泛应用于车站报站器、广场等很多地方，这些显示屏不仅可以显示图形、汉字，还能播放视频，他们是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏。本文中主要利用单片机显示屏显示出我们所需要的信息。

1、硬件电路设计

通常来说，一个LED点阵显示屏往往是由若干个点阵显示模块拼接成的，而一个16*16的点阵显示屏又是由4个8*8点阵按照一定的连接方式组成的。硬件电路中通过74LS154 4线-16线译码器来控制点阵的列选，而通过单片机的I/O口来直接控制行选。本文中16*16点阵所有的行由单片机的P0和P2口控制，所有的列接到74LS154的输出端，单片机的P1.0～P1.3驱动74LS154，这样就构成了一个完整的电路。

点阵显示屏在显示时采用是动态扫描方式。所谓动态扫描显示就是一列接一列（或一行接一行）地轮流点亮各个发光二极管，使各列（或各行）轮流受控、依次显示且循环往复的显示。针对16*16点阵来说，就是把所有同一行的发光二极管阳极连接在一起，把所有同一列的二极管阴极连接一起，先送出对应第一行发光二极管亮灭的数据，然后选通第一行使其点亮一定的时间段，然后熄灭；再送出第二行数据使相应的二极管被点亮，然后选通第二行使其点亮一段时间，然后熄灭，依次类推，直到将第16行发光二极管点亮后又熄灭，重新点亮第一行，按照上述方法反复循环。如果在很短的时间内依次点亮很多发光二极管，可以看到这些发光二极管好像同时被点亮，感觉到我们所需的文字或图像稳定地显示出来，这就是动态扫描的原理。

2、取模方式

由于有很多提取字模的软件，所以对于实验中要显示的汉字或图形，我们利用提取字模的软件获取，注意获取字模的顺序（横向还是纵向）。假如要显示所需的字符或图形，仍需要动态扫描，一行一行或一列一列的扫描，例如在8*8的点阵上显示数字“2”，如下图1所示，（a）图为数字“2”横向取模的编码，比如由上至下第三行的亮灭为：灭亮灭灭灭灭亮灭（由高位到低位，高电平表示亮，低电平表示灭），与其相对应的二进制码为：01000010B，转换为十六进制为42H。所以按行显示，应加在列上的字模码为0x3c，0x42，0x42，0x30，0x08，0x04，0x02，0x7e。

本文中采用横向取模方式进行取模，结构从上到下，从左到右，设置字模为C51格式，取模的过程如图2所示，实验中以“单”字为例说明。产生的字模表格为：从第一行的开始，取左侧的8位，为0x10；然后取第一行右侧的8位，为0x10，即第一行数据读取完毕；随后取第二行左侧的8位，为0x08；接着去第二行右侧的8位，为0x20；依照上述的方法读取相应的。“单”字取横向字模的编码如下：

//“单”字的字模表

unsigned char code tab[]={0x10，0x10，0x08，0x20，0x04，0x48，0x3F，0xFC， 0x21，0x08，0x21，0x08，0x3F，0xF8，0x21，0x08，0x21，0x08，0x3F，0xF8，0x21，0x00， 0x01，0x04，0xFF，0xFE，0x01，0x00，0x01，0x00，0x01，0x00}；

3、软件设计

在设计软件部分时，还需要注意字符滚动显示及如何保持画面稳定显示的问题。针对字符滚动显示的问题，实验中采用定时中断函数实现；同时为了能稳定显示出所需要的字符，点亮各点阵间的延时时间要控制在合理的范围之内，否则则会出现闪烁的现象。

在LED点阵显示电路中，先后往往上半屏和下半屏上送所需显示汉字编码的数据，然后循环16次，这样16行全部扫描完毕。主程序的流程图如图3所示。

4、结语

随着科技的不断进步，在汽车站、商店、银行等公共场合一些信息或宣传广告都是采用LED显示屏，其发光效率高，并且色彩丰富，对环境的适应能力较强，因此被广泛应用。在了解取模方式、画面稳定及滚动显示等原理后，只需要将单片机的I/0口扩展，扩大LED点阵的规模，就可以实现更大规模的LED显示屏。

参考文献：

[1] 王静霞. 单片机应用技术（C语言版）第3版[M].电子工业出版社，2015.

[2] 李金娟. 基于亚龙YL-236的32*16 LED点阵显示屏的设计[J]. 无线互联科技.2015（3）p66-68.

[3]刘硕. 基于单片机的16*16LED点阵屏显示设计[J].科技天地. 2012（35）p42.

作者简介：

李丹（1985-），女，硕士研究生，助教，在鹤壁汽车工程职业学院任教，研究方向：信号与信息处理。