任务引入

在户外广告显示单元中，采用LED点阵显示非常普遍。它可以根据要求显示一些简单的字符、图形和汉字，这可以用8×8LED点阵来实现。本次任务我们来一起了解LED点阵是如何工作、如何将显示内容显示在LED点阵上的？

任务目标

知识目标：1.了解点阵显示模块的结构、显示原理。

2.了解点阵显示数字的原理。

3.熟悉点阵显示程序设计思路、方法。

技能目标：1.会使用点阵软件生成数字代码。

2.会编写程序点亮点阵数字。

3.会使用Proteus仿真调试程序内容。

情感目标：1.培养学生灵活应变能力。

2.培养学生团队意识和集体荣誉感。

3.提高学生管理能力和语言表达能力。

任务描述

1.利用Proteus软件绘制8×8点阵显示仿真电路，如图6-2所示。

图6-2 8×8点阵显示仿真电路

2.在8×8点阵显示电路上显示数字0，如图6-3所示。完成程序流程图设计、程序编写及仿真调试。

图6-3 8×8点阵显示电路显示数字0

任务实施

一、任务分析

依据8×8点阵显示原理，首先，需要画出仿真电路图基本电路。其次，绘制LED点阵，注意测试并判断区分行和列引脚。首先，从Proteus元件库中找到“MATRIX-8×8-RED”元器件，并将4块该元器件放入Proteus文档区编辑窗口中。此时需要注意，如果该元器件保持初始的位置（没有转动方向），我们要首先将其左转90°，使其水平放置，那么此时它的左面8个引脚是其行线，右边8个引脚是其列线（当然，如果是右转，则右边8个引脚是行线）。在设计显示中，LED点阵的显示方式是按显示编码顺序，一列一列地显示。显示过程是先送要显示编码，再送所要显示的列值。每一列显示需要延时约1ms，依次8列循环显示。由于视觉暂留现象，将感觉8列LED同时显示。如果显示的时间过短，则LED亮度不够，如果显示的时间过长，则LED会出现闪烁现象。

二、绘制仿真电路图

1）元器件表如表6-1所示。

表6-1 元器件表

2）将表6-1中元器件添加到元器件列表中，并放入编辑区绘制8×8点阵显示仿真电路，如图6-2所示。

三、画程序流程图

根据任务要求绘制程序流程图，如图6-4所示。

四、编写程序

根据流程图和相关指令编写程序。

图6-4 程序流程图

五、仿真调试

1）打开Keil软件，输入调试程序并编译生成hex文件。

2）打开8×8点阵显示仿真电路原理图，导入hex文件调试。

知识链接一、相关知识学习

1.LED点阵介绍

（1）认识LED点阵

20世纪80年代以来出现了组合型LED点阵显示器，以发光二极管为像素。它用高亮度发光二极管芯阵列组合后，用环氧树脂和塑模封装而成。LED点阵具有亮度高、功耗低、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。LED点阵外观如图6-5所示。

（2）LED点阵结构

LED点阵有单色和双色两类，可显示红、黄、绿、橙等。常用的LED点阵有5×7、5×8和8×8等多种，即5列7行、5列8行和8列8行等。

从列的角度来看，可以将LED点阵分为共阴型和共阳型。

共阴型LED点阵是指连接到列引脚的是LED的阴极，而共阳型LED点阵是指连接到列引脚的是LED的阳极。

通常把送到列引脚的信号称为扫描信号，把送到行引脚的信号称为显示信号。对于共阴型LED点阵而言，其列引脚必须采用低电平扫描信号，而行引脚必须为高电平显示信号，才能点亮。同样，对于共阳型LED点阵而言，其列引脚必须采用高电平扫描信号，而行引脚必须为低电平显示信号，才能点亮。

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图6-5 LED点阵外观

5×7LED点阵、5×8LED点阵和8×8LED点阵的外观及单双色结构如图6-6～图6-11所示。

图6-6 5×7LED点阵（单色）

图6-7 5×7LED点阵（双色）

图6-8 5×8LED点阵（单色）

图6-9 5×8LED点阵（双色）

（3）8×8LED点阵的工作原理

8×8LED点阵共由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上。如图6-12所示为8×8LED点阵外观及引脚图，其等效电路如图6-13所示，只要其对应的I、Y轴顺向偏压，即可使LED点亮。例如，如果想使左上角D1点亮，则令Y0=1、I0=1即可。应用时限流电阻可以放在I轴或Y轴上。

图6-10 8×8LED点阵（单色）

图6-11 8×8LED点阵（双色）

（4）LED扫描法介绍

LED点阵一般采用扫描法显示，实际运用分为3种方式：

1）点扫描；

2）行扫描；

3）列扫描。

若使用点扫描方式，其扫描频率必须大于16×64=1024（Hz），周期小于1ms即可符合视觉暂留要求。若使用第2和第3种方式，则频率必须大于16×8=128（Hz），周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8个LED）时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。

8×8LED点阵共由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置1电平，某一列置0电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则Y0脚接高电平I0脚接低电平，则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第Y0脚要接高电平，而（I0～I7）这些引脚接低电平，那么第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第I0脚接低电平，而（Y0～Y7）接高电平，那么第一列就会点亮。因此，形成的列代码为03CH，042H，081H，081H，081H，081H，042H，03CH；只要把这些代码分别依次送到相应的列线上面，即可实现显示。如图6-14显示O型点亮对应LED。

图6-12 8×8LED点阵外观及引脚图

图6-13 8×8LED点阵等效电路

图6-14 O型点亮对应LED

二、字模提取软件简介

1）单击字模提取应用程序图标，显示字模提取软件界面如图6-15所示。

图6-15 字模提取软件界面

2）单击新建图像，将图像设置为高度为8，宽度为8，如图6-16所示。

图6-16 设置图像格式界面

3）将显示的字母或数字放到文字输入区，按下Ctrl+Enter结束输入，即在显示点阵区显示输入显示效果，可根据显示要求进行调整，如图6-17所示。

4）单击取模方式选择A51格式，可生成点阵数字数据，将生成数据复制到显示程序中即可使用，如图6-18所示。

5）通过参数设置可选择字模提取方向和显示字体。

图6-17 设置图像格式界面

图6-18 生成8×8字形码

任务拓展

根据已学知识完成下列任务并调试：

设计利用8×8LED点阵显示菱形、三角形等，写出程序并下载调试。