项目《设备自动控制》教案.doc

山东交通职业学院

《设备自动控制》教案

专业：材料成型与控制技术
教师：李新卫

2010-2011-2

教学课题
项目五 制作点阵显示电路
任务一 认识点阵显示模块
学时
4
教学目的及要求
1.熟悉LED点阵显示模块的结构；
2.掌握LED点阵模块的检测方法。
教学重点
LED点阵显示模块的结构和检测方法
解决措施
利用实物的讲解，使学生更深入更形象的了解和掌握点阵显示模块。
教学难点
LED点阵模块的检测方法
解决措施
利用仿真实例，使学生更深入更形象的了解和掌握单片机。
教具及参考资料
《单片机技术应用项目教程》
课型
单一型
板
书
设
计
教学内容
教学方法及手段
时间
分配
[导入新课]：
LED点阵显示模块是一种能显示字符、图形和汉字的显示器件，具有价廉节电、使用寿命长、易于控制等特点；它广泛应用于各种公共场合，如车站、机场公告、商业广告、体育场馆、港口机场、客运站、高速公路、新闻发布、证券交易等方面。
一个LED点阵显示模块一般是由M×N个LED发光二极管组成的矩阵，有的点阵中的每个发光二极管是由双色发光二极管组成的，即双色LED点阵模块，由多个LED点阵显示模块可组成点阵数更高的点阵，如四个8×8 LED点阵显示模块可构成16×16点阵。
[讲授内容]：
步骤一：认识LED点阵显示模块
一、点阵显示模块的结构及引脚
一块8×8 LED单色点阵显示模块是由64只发光二极管按一定规律安装成方阵，将其内部各二极管引脚按一定规律连接成8条行线和8条列线，作为点阵模块的16条引脚，最后封装起来构成的。其正面如图3-1（a）。双色点阵模块的内部是由双色发光二极管组成，列线数不变，行线数增加1倍，共有24根引脚。其正面如图3-1（b）。

二、8×8 LED点阵模块的分类及其电路结构
要想让点阵显示器显示字符、文字等内容，就必须要弄清楚点阵显示块的电路结构，只有了解了这些之后，你才能知道用什么方法来控制它。
点阵显示器的电路连接图有共阴极和共阳极两种。
图3-2为共阴极接法，每一行由8个LED组成，它们的阴极都连接在一起，每一列也是由8个LED组成，它们的阳极都连接在一起，行接负、列接正，则其对应的LED就会发亮；
图3-3为共阳极接法，每一行由8个LED组成，它们的阳极都连接在一起， 每一列也是由8个LED组成，它们的阴极都连接在一起，行接正、列接负，则其对应的LED就会发亮。

图3-2为共阴极8×8点阵内部结构图

图3-3 共阳极8×8点阵内部结构图
请注意：我们是站在行线的角度上来看是共阴极或是共阳极的。
议一议：
通常显示汉字需要16×16点阵，若将4块8×8点阵模块拼装成16×16点阵显示块，应如何拼装，如何连线？
步骤二：LED点阵显示模块的识别和检测
1. 欧姆表检测法
应将万用表转换到欧姆挡的×10K挡，因为一般万用表欧姆挡的×10K挡使用的是9V电池或者15V电池供电，大于发光二极管的导通电压，能够使发光二极管导通而发出微弱的光；欧姆挡的其它挡使用的是1.5V电池供电，达不到发光管的开启电压（即正向导通电压），测量效果不明显。
随机地找两个引脚测试（其原理与测量二极管基本相同），看着前面的 LED有没有点亮的，没有则改其它引脚再试，有则将引脚位置、点亮的 LED的行、列位置和极性记录下来；如果全没有，则调换表笔，再测一遍。如图3-6所示。
最后我们将得到一份完整的 LED点阵列数据表，根据该数据表就可以确定每根列线和行线所对应的引脚。

2. 电路测量法
电路测量法，如图3-7所示。

该方法点亮发光二极管的亮度高，更加方便直观。
一种8×8 LED点阵模块的引脚图如图3-8所示。其中字母C表示行引脚，字母R开头的表示列引脚。如第9脚为C8，是第8行引脚；第10脚位R4，是第4列引脚。
[课堂小结]：
实际应用中，LED点阵模块有多种型号，引脚排列不尽相同，需要时可查阅相关资料。
本堂课主要讲授了日常生活和生产中LED点阵模块的结构和检测方法。学生要学会如何检测LED点阵显示模块。

演示法讨论法

讲授法

实际操作

讲授法分析法

10分钟

35分钟

35分钟

10分钟
巩固练习及作业布置
掌握LED点阵显示模块的检测方法。
教学后记
加深对指令的理解

教学课题
任务二 制作点阵显示电路
学时
4
教学目的及要求
1. 掌握LED点阵显示电路的显示方法及编程；
2. 掌握点阵显示电路的制作；
3. 理解并运用相关指令。
教学重点
LED点阵显示电路的显示方法及编程
解决措施
利用实物的讲解，使学生更深入更形象的了解和掌握单片机。
教学难点
点阵显示电路的制作
解决措施
利用仿真实例，使学生更深入更形象的了解和掌握单片机。
教具及参考资料
《单片机技术应用项目教程》
课型
单一型
板
书
设
计
教学内容
教学方法及手段
时间
分配
[导入新课]：
我们可以把显示器的每一个点理解为一个像素，而把每一个字的字形理解为一幅图形,事实上这个8×8点阵显示屏不仅可以显示符，也可以显示在64像素范围内的任何图形。关键问题是如何控制发光显示。
[讲授内容]：
步骤一：点阵显示电路的显示方式及编程
1．汉字符号的编码方式
要想显示字符，首先我们需要确定所显示字符的行码，即对应某一列的8根行线的电平值。其确定方法如图3-9所示。
比如要显示字符“2”，步骤为：首先在纸上画出8×8共64个圆圈，然后将需要显示的笔画处的圆圈涂黑，最后再逐列确定其所对应的十六进制数。比如第二列的亮灭为（由高位到低位，低电平亮，高电平灭）：灭亮亮灭灭灭亮亮，其对应的二进制数为10011100B，对应的十六进制数为9CH。

你如果觉得使用这种方法获得字符编码太麻烦的话，这里告诉你一个方法，我们可以从网上下载一个字模生成软件，只要输入要显示的字符，点击“生成字模”就可以输出各行码并自动创建一个行码表。如图3-10所示。

2．字符的显示方式
点阵的显示方式采用一种叫做动态扫描的方式进行显示。 设从左到右的扫描顺序， 列线接单片机P2口， 行线接单片机P0口，其过程可用如图 3 -11所示的流程图来表示。从程序的流程图可以看出， 其实是一列一列显示的 ，每显示一列都加入了一定的延时，如果延时时间较 长，我们看到的就是从左到右轮流显示的，如果我们把延时时间缩短到足够短时，由于人的眼睛的视觉暂留现象，人的主观感觉就是每列都在亮。
二、 相关指令
1. DB伪指令
指令格式： [标号：] DB 字节数据表
定义字节数据伪指令，常用来定义数据表格。
如：
CHAR : DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H
DB 82H,0F8H,80H,90H
;表示从标号CHAR开始的地方
;将数据从左到右依次存放在指
;定地址单元。
2. MOVC 查表指令
指令格式： MOVC A,@A+DPTR
指令功能：把A+DPTR所指程序存储单元的内容送累加器A中，常用于查找存放在程序存储器中表格的代码数据。 应该注意，在使用本条指令前，需要把代码表格的16位地址（常使用符号地址）以立即数形式赋给DPTR，而把要查找代码表格的单元号数赋到累加器A中。例如：
DISP:

MOV DPTR,#TAB ;将表的首地址送入DPTR
MOV A,#00H ;把表中要查找的数据号
;码送入A中
MOVC A, @A+DPTR ;把表中的第0数据0FFH送入A
MOV P1,A ;A再送到P1口
MOV A,#01H ;准备查表中的第二个数据
MOVC A,@A+DPTR ;把表中的第1数据9CH送入A
MOV P1,A ;送到P1口
RET
TAB: DB 0FFH,9CH,7AH,76H,6EH,6EH,9EH,0FFH
;字符"2"的行码表（0-7共8个）
议一议 ：
通常把“MOVC A，@A+DPTR” 指令叫查表指令。那么它的功能是什么，如何使用该条指令？它应该和哪一条伪指令使用相对应。
步骤二：制作点阵显示电路
任务要求：单片机的I/O接一个8×8 LED点阵显示模块，其中P0口接行线，P2口接列线，编程实现在8×8 LED点阵上显示循环左右移动的柱形、静止字符和滚动字符。
一、硬件电路制作
1. 电路原理图
根据系统实现的功能，硬件电路主要包括复位、晶振及点阵显示电路。如图3-12所示。

LED点阵显示电路：为使电路和程序简单，采用一片8×8 LED点阵显示模块。
由于本项目是一个8×8 LED点阵显示电路，电路接口较少，也比较简单，所以我们考虑将单片机的 P2口通过74LS244连接到点阵模块区域中的“DC1～DC8”端口上；将P0口直接连接到点阵模块区域中的“DR1～DR8”端口上。
二、编写程序
1. 循环移动的柱形
其效果如图3-14所示。

如何能在8×8 LED点阵上显示一个竖立的柱形，并让其先从左到右平滑移动两次，然后再从右到左平滑移动两次，而且如此循环下去呢？我们看看如图3-14所示的8×8 LED点阵的结构图就明白了。
从图中可以看出，8×8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DC端置1电平，而某一DR端置0电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：
一根竖柱：对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。
一根横柱：对应的行置0，而列则采用扫描的方法来实现。

参考程序：
START: NOP
MOV R3,#2 ;设定循环次数
LOOP2: MOV R4,#8
MOV R2,#0 查表指针初值
LOOP1: MOV P2,#0FFH ;将P2口全部送“1”
MOV DPTR,#TAB ;指向表首地址
MOV A,R2
MOVC A,@A+DPTR ;查表
MOV P0,A ;将查表的结果送入P0口
INC R2 ;查表指针加一，准备查下
;一个数据
LCALL DELAY ;调用延时程序，延时
DJNZ R4,LOOP1 ;判断是否全保护显示完
DJNZ R3,LOOP2 ;循环
MOV R3,#2
LOOP4: MOV R4,#8
MOV R2,#7 ;查表指针初值
LOOP3: MOV P2,#0FFH ;将P2口全部送“1”
MOV DPTR,#TAB ;指向表地址
MOV A,R2
MOVC A,@A+DPTR ;查表
MOV P0,A ;将查表的结果送入P0口
DEC R2 ;准备查下一个数据
LCALL DELAY ;延时
DJNZ R4,LOOP3
DJNZ R3,LOOP4
LJMP START
DELAY: MOV R5,#10 ;延时程序
D2: MOV R6,#20
D1: MOV R7,#250
DJNZ R7,$
DJNZ R6,D1
DJNZ R5,D2
RET
TAB:DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH
END
[课堂小结]：
1.８×８点阵显示模块结构的是由64只发光管组成的模块，其引出线有8根行线和8根列线。一般情况下从行线角度来看分共阳极和共阴极两种，使用时应注意区分。
2. 实际的８×８点阵显示模块背面引脚为上下两排，并非一排为行引脚，另一排为列引脚，因此在应用中要查寻资料，弄清引脚排列情况。可以用万用表或直流电源测量模块的质量好坏，以及引脚排列情况。
3. 点阵显示模块的显示采用动态扫描方式，行线送扫描信号，列线送显示模码信号，并且扫描速度要适宜。

演示法讨论法

讲授法

讲授法

实际操作

讲授、
实际操作

讲授法分析法

10分钟

35分钟

35分钟

45分钟

45分钟

10分钟
巩固练习及作业布置
课后题2、4题
教学后记
同学对查表指令认识不是很深入，应加深理解。