使用51单片机实现点阵汉字平滑滚动显示

悠悠 2022-04-01 12:12 596阅读 0赞

# 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 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzQ4MzM4MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
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。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzQ4MzM4MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
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 <reg51.h>
    #include <intrins.h>
    
    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：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzQ4MzM4MQ_size_12_color_FFFFFF_t_70]  
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][https_pan.baidu.com_s_1OwK_L_aDjWas5LF_MuULmQ]  
提取码：idov

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzQ4MzM4MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220401/5efaa05a2e314c8d9c261fb4b3edd0b5.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzQ4MzM4MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220401/bd351828bd3d4302b8462a0638558a43.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzQ4MzM4MQ_size_12_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220401/2979e4a6e21c45a1a8863039185ea02a.png
[https_pan.baidu.com_s_1OwK_L_aDjWas5LF_MuULmQ]: https://pan.baidu.com/s/1OwK_L_aDjWas5LF_MuULmQ