点阵在单片机开发板的运用

游晓容

摘 要：职业学校的学生在学习单片机开发套件时，点阵是很常用的知识点，也是最基本最重要的內容。如何学好这一如此重要的知识，学习方法很重要，本文就针对初学者讲述点阵知识要点和学习方法。

关键词：点阵显示；点阵运用；点阵扩展

1 常用点阵的接线原理及引脚分配

目前市场上点阵种类繁多，对于教学所用而言，应用最多的就是8*8单色、双色点阵，4*4圆弧点阵。

1.1 8*8双色点阵的接线原理和引脚分配如图1、图2所示。

图示为3*4mm红绿双色共阳2*8*8=128 LED点阵屏，边长58.5*58.5，由128个LED直接焊接到电路板上。该点阵发光面是椭圆形，红绿LED交替，LED可以方便地从印版上拆下，便于维修，是学生观察实习点阵工作原理的绝佳材料。

1.2 4*4圆形点阵。

圆环形LED点阵，共有16个独立发光点，也即4*4点阵。该点阵有15个点为红色，剩下一个圆点是黄色，共8个引脚，4个共阳，4个为阴极，可以方便地进行连接。常用动态扫描方式工作，可以独立控制每个点的发光。整体呈正方形，这个点阵外形美观独特，可以制作成具有个性化的电子小作品。让学生独立自主、创新出许多新奇产品。

16个独立发光点，圆点为点阵的最后一个点，也即第四行第四列。按照圆点顺时针计数，第一个独立发光点为第一行第一列，第二个点为第一行第二列，以此类推，到最后一个圆点结束。8个引脚按照从左到右排列。

2 工作原理

单色点阵和双色点阵的工作原理是相同的。本论文以双色为例讲解：ROV为点阵的行，COL为点阵的列，共8行8列，点阵行接二极管阳极，点阵列接二极管阴极。阳极接高电平，阴极接低电平，二极管就会导通发光，编写程序时需对应引脚关系。

3 点阵的运用

点阵的学习需要循序渐进的过程，作为实习教师，应该要求学生从简到难进行操作，可以按照以下步骤进行训练。

3.1 识别点阵的阳极和阴极。

如果学生在不知点阵管脚如何分配，如何识别阴极和阳极的情况下，可以让学生利用单片机的+5V电源和接地电源进线测试。只要二极管阳极和阴极分别接上5V电源和地，二极管发光，就容易判别阳极和阴极，也可推断出该二极管所处的行列位置，运用此方法可以测试出所有引脚排列。

3.2 单点显示的运用。

实习课程主要是鼓励学生多动手，多动脑。在应用环节，可以设置学生一些思考题，让他们独立完成作业，如可以要求学生利用程序显示自己学号所对应的该点。以双色点阵为例，某同学学号10，则要求程序只显示第10个双色点，也即第二行第二列。这个程序很简单，只需找到第10个双色发光点所在行列的二极管的阴极和阳极，然后利用程序设置对应的阳极为高电平，对应的阴极为低电平即可。由图2可知，第二行第二列第10个双色二极管的阳极对应引脚为23引脚，接到单片机P1.0引脚上，同时设置程序P1.0=1。双色二极管阴极对应为6、19引脚，接单片机P1.1、P1.2端口， 设置程序P1.1=0，P1.2=0，利用程序和接线即可实现该功能。

3.3 多点显示的运用。

在学生已掌握单点显示基础上，可以要求多点显示。这样不仅可以创新出很多显示图样，同时也能激发学生兴趣。比如对于矩形点阵，学生可以根据要求多点显示出自己的学号，而不是像第一个环节只显示单点。对于圆弧点阵，则是学生更喜欢的，他们可以根据喜好设计显示出各种亮点，比如流水点亮，或者跳跃闪亮。如果不加功率放大器，则可以采用动态扫描显示，如果增加功率放大器，则可以采用静态显示。

静态显示是指点阵显示某一数字或形状时，相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。动态显示的基本原理是利用人眼的“视觉短暂”效应和发光二极管余晖现象来实现的。也即每个独立发光点只显示很短暂的时间，由于人眼分辨率较低，在短暂的时间内每独立发光点依次点亮和熄灭，我们会认为是所有点均点亮而静态显示。

对于初学者学生来说，为了减少学生电路的复杂性，可以要求学生利用动态显示原理显示出学号。比如要求显示12。首先，需对每个点的行列通过编写程序进行引脚定义，接线，然后再编写主程序。程序中，要求每个点阳极接正，阴极接地，短暂显示，关闭后再显示下个独立点，直到所有点按照顺序显示完毕，然后进行循环显示，也即让所有灯不停进行短暂循环显示，利用人眼视觉原理，就会看到一个假象的静态12显示。

4 点阵知识的扩展

学生掌握一个点阵知识后，可以对点阵知识进行扩展。比如要求多个点阵同时连用，不但能显示数字，还可以显示字符。不过多点阵连用需要用功率放大器，比如8个点阵同时显示的电路框图如下。

5 结束语

点阵知识是单片机理论和实习的重点与难点，因此需要学生好好掌握。但是该如何掌握，却是任课教师需要思考的问题。如果只是按照理论教材照本宣科，学生不仅没掌握知识，反而会认为此课程了无生趣。如果在课堂中引入实习环节，或则引入实物展示，或则模拟软件，让学生自己亲自动手操作实现功能，学生在做中学，学中做，更能掌握其工作原理。