新手学STC单片机 实验七 按键控制16*16点阵(上)

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实验目的
    掌握独立按键的使用方法。
    掌握点阵动态显示原理及实现方法。
    掌握串行数据传输方式的应用

实验内容
    掌握单片机 GPIO 端口的配置寄存器配置方式；
    使用单片机开发板实现按键控制点阵的编写；
    结合模电知识分析完成点阵简单驱动电路的设计；

实验原理

8*8 点阵硬件原理图：





    LED 驱动显示采用动态扫描方法，类似于数码管的动态扫描方式，都是利用人
眼的视觉暂留效应。如图 7-1 所示为 8*8 点阵的硬件内部电路，图中把所有同一行
的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起，若限流电阻在
行方向上，则为共阳接法，若限流电阻在列方向上，则为共阴接法。动态扫描方式
是逐行或者逐列扫描，以列扫描为例，先送出对应第 1 列发光管亮灭的数据并锁存，
然后选通第 1 列使其点亮一定的时间，然后熄灭；再送出第 2 列的数据并锁存，然
后选通第 2 列使其点亮相同的时间，然后熄灭，以此类推，等到第 16 列之后，又
重新燃亮第 1 列，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒 25 次以上），由于人
眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。

注意：
    选择行扫描方式还是列扫描方式，这跟具体的硬件相关，以本开发板为例，限
流电阻在行方向上（共阳接法），应采用列扫描方式。当采用行扫描时，送出对应
第一行发光管亮灭的数据，选通第一行，第一行有 1 个二极管亮和 16 个二极管全
亮时的等效电路如图 2 所示，我们会发现他们对应的亮度会不同，图 7-2 上中，一
个二极管点亮，流过限流电阻的电流为 2mA，则二极管的压降达到 4.8V，可使二极
管高亮，但在图 2 下中，16 个二极管点亮，流过限流电阻的电流为 32mA，则相应
二极管的压降为 1.8V，二极管的亮度减弱，所以会出现亮度不均匀的现象，这种情
况下为了使亮度均匀，就必须采用列扫描的方式来避免亮度不均匀的现象。如果限
流电阻在列上，则采用行扫描方式使二极管亮度均匀。


    每一行（列）的扫描间隔选择，要达到不闪烁的效果，则每秒内循环扫描 16
行（列）的次数大于 25 次，即每隔 1000ms/25=40ms 将 16 行（列）循环扫描一次。
在 40ms 时间间隔中，要逐一轮流点亮 16 行（列），而且每行（列）点亮的持续时
间要相同，这样亮度才能均匀，所以每行（列）最多扫描间隔为 40/16=2.5ms，本
实验程序中选取 1ms 的扫描间隔，不会出现闪烁的现象。除此以外还要考虑每行（列）
点亮的持续时间，如果这个时间长，则数码管的亮度高，反之，则暗，选取 1ms 的
扫描间隔可以满足要求。

16*16 点阵扫描底层驱动

    本次实验开发板的点阵为 16*16 点阵，其电路原理图如图 7-3 所示，从原理图
中的电路连接可以看出点阵的列方向由两片 SN74HC595 串并转换输出控制，此两片
595 芯片的输出 QH-QA 在硬件上已经连接到 16*16 点阵的列控制端，点阵的行方向
由 JP26、JP27 排针通过限流电阻控制。在实验板上还有两片 SN74HC595，为了节省
IO 口，本次实验的行也通过两片 SN74HC595 进行控制。但需要注意的是在使用 595
时，其最大的驱动电流为 35mA,若 16 个二极管全部点亮，其驱动能力勉强可以，这
时还是会产生亮度不均的现象，所以在选芯片时要注意其最大的驱动电流是否满足
要求。


SN74HC595 芯片

    下面介绍一下 SN74HC595 芯片的使用。595（简称）包括一个八位串行输入、
并行输出的移位寄存器以及一个八位 D 型存储器。移位寄存器有一个串行移位输入
(SER)和一个串行输出(QH’)以及一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个 8 位
并行的、具备三态的总线输出，当使能 OE 时（为低电平），存储寄存器的数据输出
到总线。这两个寄存器都有各自独立的时钟线控制。其真值表如图 7-4 所示，SRCLK
为移位寄存器的时钟线，上升沿时 SER 中的数据串入到移位寄存器中，RCLK 为存储
寄存器的时钟线，上升沿时将移位寄存器的数据锁存到存储寄存器中并从 8 位并行
输出端 QH-QA 输出。具体时序可见 SN74HC595D 的 datasheet。



取字模软件

    关于“箭头”、“停止 T”的段码可通过取自模软件进行提取，提取步骤如下：
    打开取自模软件。选择文件 | 新建 ...菜单，弹出如图 7-5 所示对话框。输
入 16*16 像素，点击确定。



    绘制想要显示的图形，以箭头为例，如图 7-6 所示



    点击选项菜单弹出图 7-7 对话框进行字模选项设置，按照实际需要设置点阵格
式、取模方式、取模走向、输出数制以及自定义格式等。设置好之后点击左下角确
定按钮完成设置。


    点击图 7-8 中生成字模选项，自动生成。

狂热***

店面广告牌多见点阵
还有大墙面