实训五LED点阵显示汉字
一、任务要求
无论是单个发光二极管还是数码管，都不能显示汉字和一些特殊字符，更不能显示复杂的图像信息，这主要是因为它们没有足够的信息显示单位。LED 点阵显示器是把很多的LED 按矩阵方式排列在一起，通过对各个LED 的亮灭控制来完成各种字符或图形的显示。本任务要求在16×32点阵显示器上显示“你好”。
知识目标：
1)认识LED点阵显示器的内部结构。
2)知道LED点阵显示器的显示原理。
3)了解单片机对LED点阵显示器的控制方式。
技能目标：
1)会设计LED点阵显示器和单片机的接口电路。
2)学会字模提取软件的应用。
3)会设计LED点阵显示器显示程序。
二、知识链接
1. 8×8 LED点阵简介
8×8 LED点阵是目前市场最为常见也是使用做多的点阵模块，其等效电路如图2-17 所示。从图中可以看出，点阵显示器内部连接线有行线和列线，每个LED都处于行线和列线的交点，阳极和阴极各接所在交点的行线和列线，扫描电路通过8条行线及8条列线控制64个LED的点亮及熄灭。实际应用时，各LED 还需接限流电阻，限流电阻即可接在X轴，也可接在Y 轴。
图2-17 8×8点阵的等效电路图
LED 点阵的显示方式和数码管动态扫描类似，这是由其特定的内部结构决定的。某一时刻，8条行线只有一条是高电平，其余均为低电平，此行中需要点亮LED对应的列送低电平。以此类推，8条行线是逐个加入高电平，8个为一个周期，一般每个周期为10ms 至20ms 左右，称之为扫描周期，但由于人眼的视觉暂留特性，人们会看到8路LED同时点亮。
2.字模提取
为了让LED点阵显示的内容丰富，加入高电平的行变化时，各列所送入的电平值不可能完全一致。如同数码管的动态扫描显示有段码字形码一样，按顺序各列送出的电平值将是一组二进制代码，这些代码就称之为字模，汉字“山”的字模如图2-18所示。
○○○○○○○○→B，F F H
○○○○○○○○→B，F F H
○○○●○○○○→B，E F H
○●○●○○●○→O1B，A D H
○●○●○○●○→O1B，A D H
○●○●○○●○→O1B，A D H
○●●●●●●○→B，81H
○○○○○○○○→B，F F H
图2-18 汉字“山”取模示意图
无论显示何种字体或图像，都可以用这个方法来分析出它的扫描代码从而显示在屏幕上。中国汉字很多，且在UCDOS中文宋体字库中，每一个字由16行16列的点阵组成显示，即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。如果每个汉字都自己去画表格算代码，将会浪费大量的时间和精力，此时可以使用字模提取软件。
目前普遍使用的字模提取软件是PCtoLCD2002完美版，该软件能生成中、英文及数字混合的字符串的字模数据，界面如图2-19所示。
图2-19 字模提取软件界面
PCtoLCD2002完美版字模提取软件使用非常简单，主要功能有：可选择多种字体；旋转，翻转文字功能；任意调整输出点阵大小，并可以调整字符在点阵中的位置；系统预设了C语言和汇编语言两种数据输出格式，输出数据细节可自行定义；支持四种取模方式：逐行（就是横向逐行取点），逐列（纵向逐列取点），行列（先横向取第一行的8个点作为第一个字节，然后纵向取第二行的8个点作为第二个字节……），列行（先纵向取第一列的前8个点作为第一个字节，然后横向取第二列的前8个点作为第二个字节……）；支持阴码（亮点为1），阳码（亮点为0）取模；支持纵向（第一位为低位）取模；输出数制可选16进制或10进制；可生成索引文件，用于在生成的大量字库中可快速检索到需要的汉字；动态液晶面板仿真，可调节仿真面板象素点大小和颜色；图形模式下可任意用鼠标作画，左键画图，右键擦图。
3.单片机与LED大屏幕显示器的接口
实际使用时往往为了增加显示内容，需要增大点阵数目，形成LED大屏幕显示器，图2-20所示为单片机与LED大屏幕显示器接口的一种具体应用的接口示意图。其中LED显示器为8×64点阵，由8个8×8点阵的LED显示块拼装而成。8个块的行线相应地并联在一起，形成8路复用，行控制信号由P1口经行驱动后形成行扫描信号输出(并行传送，8根信号线)。每个块的8个列控制信号称为一组，8个块共8组，每组列控制信号线由一个74HC595驱动后输出。8个74HC595串联在一起，形成8×8=64位串入并出的移位寄存器，其输出对应点阵的64列。
图2-20 单片机与LED大屏幕显示器的接口
74HC595是一个8位串行输入并行输出的移位寄存器，有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。
Q0—Q7: 八位并行输出端。
Q7': 级联输出端。可以将它接下一个595的DS端。
DS: 串行数据输入端。
MR(10脚): 低电平时将移位寄存器的数据清零。通常将它接Vcc。
SH_CP(11脚)：上升沿时数据寄存器的数据移位。Q0-->Q1-->Q2-->...-->Q7；下降沿移位寄存器数据不变。
ST_CP(12脚)：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。通常将ST_CP置为低电平，当移位结束后，在ST_CP端产生一个正脉冲，更新显示数据。
OE(13脚): 高电平时禁止输出（高阻态）。
三、电路
16×32点阵电路如图2-21所示，使用6个74HC373扩展I/O端口。其中16条行线使用2个74HC373控制，采用4953作电流驱动，在4953芯片的IN端输入低电平时，其OUT端将输出高电平，所以欲给某一行的LED加入正电压，只需在相应的4953的输入端输入低电平即可；32条列线采用另外4个74HC373控制。6个74HC373的锁存端分别接单片机的P3.0～P3.5引脚。
图2-21 16×32点阵电路图
四、程序设计及分析
1.列字模输出子程序
电路中，点阵有32列，由4个74HC373控制，分属于2个不同的汉字，每个汉字可以建立一个字模数据表，且分别由寄存器R3、R2作为偏移量。
;子程序名: LIESHUCHU
;子程序功能：输出32列字模数据
;入口参数：偏移量R3、R2
