C51单片机16×16点阵循环滚动显示（含16×32扩展方式）【详解】

基本功能

要实现一个16×16小的LED点阵循环滚动显示“XXXXXXXx”字样。

开发软件

Proteus、Keil、PCtoLCD2002

软件介绍

Keil

略

Proteus

略

PCtol2002

取字模软件，简单实用，类似软件有很多
链接：https://pan.baidu.com/s/1rgO3B-a85U7wOkJXvk7bSw
提取码：og69

硬件部分

元器件介绍

74HC154

4-16线译码器

1-11&13-17 ：输出端。（outputs （acTIve LOW））
12：GND电源地 （ground （0 V））
18-19：使能输入端、低电平有效 （enable inputs （acTIve LOW））
20-23：地址输入端 （address inputs）
24：VCC电源正 （posiTIve supply voltage）

74HC595

3态高速位移寄存器。串行输入，并行输出。

14脚：DS，串行数据输入引脚
12脚：ST_CP，存储寄存器时钟输入引脚。上升沿时，数据从移位寄存器转存带存储寄存器。
11脚：SH_CP，移位寄存器时钟引脚，上升沿时，移位寄存器中的数据整体后移，并接受新的数据(从DS输入)。
10脚：MR,低电平时，清空移位寄存器中已有的数据，一般不用，接高电平即可。
13脚：OE，输出使能控制脚，它是低电才使能输出，所以接GND
9脚：串行数据输出引脚。当移位寄存器中的数据多于8位时，会把已有的位“挤出去”，就是从这里出去的。用于595的级联。
1-7脚：Q1-Q7并行输出引脚

使用详解：https://blog.csdn.net/weixin_43808473/article/details/106567336

8×8点阵

Proteus提供了四种LED点阵
红色点阵和其他三种的极性不同

使用详解：https://blog.csdn.net/weixin_43808473/article/details/106571339

仿真电路图

整体电路

16×16的组合

软件

各部分介绍

延时子函数

void delay(uint i)
接收一个无符号整数i，将执行125次空语句作为循环体循环i次，每循环一次约消耗1ms，循环i次则延时了ims。

串行发送子函数

void Send(uchar Data,uchar Data1)
参数是两个无符号字符型数据（两位十六进制数），程序将该数8位二进制格式的首位加载到74595芯片的输入端，SH_CP上升沿触发。发送一次后该数左移一位，第二位变成首位，SH_CP上升沿触发，将对应的值送到595芯片上，以此类推，循环8次后实现了一个8位二进制数（2位十六进制数）的串行输出。依次将两个参数的串行输出到两篇595上后，ST_CP上升沿触发595芯片的并行输出。

主函数

void main (void)
主函数中，三层循环嵌套，最里层循环通过控制P1口的值间接控制74154芯片的输出，依次点亮点阵的第一列、第二列·····以实现位选的目的，最里层循环只循环32次，即控制32列，循环体每次调用串行发送子函数，参数为字模数组中相邻的两个值，例如第一次参数为a[0]和a[1]，第二次参数为a[2]和a[3]，以此类推。以显示一帧图像。其中语句n=(i+j)%(num*32);中n为数组的第n号元素，i是列选择数，j是当前帧数，num是要显示的字数（num×32是字模数组中元素的个数），取余运算实现了循环滚动的功能。
第二层循环控制将这一帧图像显示一次或重复多次，通过控制一帧图像刷新的次数来控制图像滚动的速度，刷新次数越多，滚动速度越慢。
最外层循环使图像滚动，每循环一次为一帧，循环次数为要显示的动态图像的帧数，动态图像的帧数取决于字模的宽度（列数）。
定义j和n为无符号整型变量，可使图像最大长度达到65566列（2048个字），极大的拓宽了使用范围。

源程序

#include
#include
  
#define unsigned char uchar;
#define unsigned int uint;
uchar code ldis[] = 
		{
		0xF7,0xDF,0xF9,0xDF,0xBF,0x81,0xCE,0x7F,0xFF,0xFF,0xDF,0xFF,0xD8,0x0F,0xDB,0xDF,0xDB,0xDF,0xD8,0x0F,0xDF,0xFD,0xDF,0xFE,0xC0,0x01,0xDF,0xFF,0xDF,0xFF,0xFF,0xFF,/*"河",0*/
				0xFF,0xFB,0xFB,0xF9,0xFB,0xFB,0xFB,0xF7,0xFB,0xF7,0x00,0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x03,0xFD,0xFD,0xFB,0xFD,0xF7,0xFD,0xEF,0xFD,0xFF,0xE1,0xFF,0xFF,/*"北",1*/
				0xFF,0xFF,0xC0,0x1E,0xFF,0xFD,0xFF,0xF3,0x00,0x0F,0xFF,0xFF,0xBF,0xFF,0xB8,0x07,0xBB,0xFF,0xBB,0xFF,0x80,0x00,0xBB,0xEF,0xBB,0xF7,0xB8,0x0F,0xBF,0xFF,0xFF,0xFF,/*"师",2*/
				0xDF,0xFF,0xDD,0xEF,0xDE,0x6F,0xD7,0xE1,0xD9,0xDF,0x0F,0x3F,0xDF,0xFF,0xD8,0x03,0xDB,0xFD,0x0B,0xFD,0xDB,0xBD,0xDB,0xDD,0xD8,0x3D,0xDF,0xFD,0xDF,0xE1,0xFF,0xFF,/*"范",3*/
				0xFB,0xFE,0xFB,0xFE,0xFB,0xFD,0xFB,0xFB,0xFB,0xF7,0xFB,0xCF,0xFB,0x3F,0x00,0xFF,0xFB,0x3F,0xFB,0xCF,0xFB,0xF7,0xFB,0xFB,0xFB,0xFD,0xFB,0xFE,0xFB,0xFE,0xFF,0xFF,/*"大",4*/
				0xFD,0xDF,0xF3,0xDF,0x77,0xDF,0x96,0xDF,0xF6,0xDF,0xF6,0xDD,0x76,0xDE,0x96,0x81,0xF6,0x9F,0xF6,0x5F,0xE6,0xDF,0xD7,0xDF,0x37,0xDF,0xF5,0xDF,0xF3,0xDF,0xFF,0xFF,/*"学",5*/
				0xDF,0xF7,0xDB,0xEF,0xDD,0x9F,0xDE,0x7F,0xD9,0xBE,0xC6,0xCD,0xFD,0xFB,0xF3,0xE7,0x0F,0x9F,0xEC,0x7F,0xEF,0x9F,0xEF,0xE7,0xEB,0xFB,0xE7,0xFD,0xFF,0xFE,0xFF,0xFF,/*"欢",6*/
				0xFD,0xFF,0xFD,0xFD,0xBD,0xFB,0xCC,0x07,0xFF,0xFB,0xFF,0xFD,0xC0,0x0D,0xDF,0xDD,0xBF,0xBD,0xFF,0xFD,0xC0,0x01,0xDF,0xBD,0xDF,0xDD,0xC0,0x3D,0xFF,0xFD,0xFF,0xFF,/*"迎",7*/
				0xFB,0xFD,0xF7,0xF3,0xEF,0xFF,0xC0,0x11,0x3B,0xFE,0xF7,0x7E,0xEE,0xEE,0x19,0xB2,0xDF,0xDE,0xD0,0x3E,0xDF,0xFE,0xDB,0xF8,0xD5,0xFF,0xCE,0x77,0xFF,0xF9,0xFF,0xFF,/*"您",8*/
		0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};/*空白*/
/**********函数声明********************/
void delay(uint i);	
void Send(uchar Data,uchar Data1);
/***********************************/
sbit SH_CP = P3^4;    //串行输入时钟，上升沿有效
sbit ST_CP = P3^5;    //串行寄存器时钟，上升沿有效
sbit DS = P3^7;
sbit DS1 = P3^6;

void main()
{
	uint i,j,k,n,num;														
	num=10;		//		   
	while(1)
	{ 
	 	for(j=0;j<num*32;j+=2) //这个图像一共几列就几帧
		{	
			for(k=0;k<1;k++)//重复显示一帧数据多少次，调节滚动速度	
			{
				P1=0x00;
				for(i=0;i<32;i+=2)	
				{
					n=(i+j)%(num*32);
					P1++;					  //x轴移位
					Send(ldis[n],ldis[n+1]);
					ST_CP = 0;				//ST_CP=0-1并行送出一排
					_nop_();
					ST_CP = 1;	
					delay(1);		
				}
			}	
		}		
	}
}
//发送一个字节数据给595再并行输出
void Send(uchar Data,uchar Data1)
{
	char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{		
		SH_CP = 0;					  //SH_CP=0-1串行输入一位
		DS=0x80&Data;
		DS1=0x80&Data1;
		_nop_();		 
		SH_CP = 1;
		_nop_();               //上升沿让串行输入时钟变成高电平 并延时一个时钟周期  
        Data=_crol_(Data,1);
		Data1=_crol_(Data1,1);
   	} 
}
void delay(uint i)
{
	uchar j;
	while(i--)
	for(j=0;j<125;j++);
}

扩展

硬件扩展（扩展点阵大小）

点阵扩展

复制一个16*16的点阵，修改列号

74154扩片

没有采用片间级联的方式，我选择了用P1.4脚控制154的使能端，如下图

第一片154(U4)的使能端短接后连接P1.4；第二片154(U38)的使能端短接后连接P1.4非；
如此 当P1<16时，U4工作，U38不工作，P1>15时，U4停止工作，U38开始工作。

程序修改

修改前

/**其他部分和外层循环不变**/
for(i=0;i<32;i+=2)	
{
	//循环体不变
}	

修改后

/**其他部分和外层循环**/
for(i=0;i<64;i+=2)	
{
	//循环体不变
}	

so，如果要再扩，就是128、256等等，至于硬件上同上，具体方法下面会写。

继续扩展？

假如行数不变只研究列，理论上单片机控制的154可以无限扩展，直到用完IO口（当然用完IO口也有办法）。但是刷新率不够，会产生显示不全的情况。
下面只提供一个思路：
前面是用P1.4控制使能端，一位二进制数有0和1两种情况，可以选择两片。那P1.4、P1.5两位数就有00、01、10、11四种情况，就可以控制四片。
使能端一共就两位，如果要扩到8片呢？我们可以用3-8线译码器74138，16片？32片？我们可以用4-16线译码器74154替换138，以此类推······
当然，还是那句话，理论上是可以的，实际上是实现不了的，不是糟蹋钱的问题，是真的刷新率不够。

写在最后

这次的课程设计只是一个简单的认识，生活中我们常见的电子屏当然不会是这么做的，但是这是基础，是我们走向更复杂的项目的第一步。