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51单片机
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写在前面：本节我们学习了点阵屏的工作原理，学习相关的驱动芯片74HC959,熟悉相关电路，以及取模软件的学习，通过51单片机实现了相关的实验。点阵屏逐行显示，点阵屏显示“♥”型图案以及点阵屏实现流动字幕； 在前面的实验中，我们直接使用IO口控制了许多外设，这些外围设备占据了许多IO口，而我们知道，51单片机的IO口是十分有限的，如果想要连接更多的外设，就需要对IO口进行扩展实现。本节我们使用一种IO口扩展方式---串转并，使用的芯片是74HC595，连接51单片机的LED点阵屏模块。 实验目录： 1、点阵屏逐行显示； 2、点阵屏显示“♥”型图案； 3、点阵屏实现流动字幕； 目录 一、硬件部分 1.1 LED点阵屏介绍 1.2 74HC595芯片介绍 二、原理图 2.1 LED点阵屏电路图 2.2 74HC595电路图 三、取模软件 四、软件设计 4.1 点阵屏逐行显示 4.2 点阵屏显示“♥”型图案 4.3 点阵屏实现流动字幕； 一、硬件部分 1.1 LED点阵屏介绍LED 点阵是由发光二极管排列组成的显示器件,在我们日常生活的电器中随 处可见，被广泛应用于汽车报站器，广告屏等。
通常应用较多的是 8*8 点阵结构，然后使用多个 8*8 点阵可组成不同分辨率的 LED 点阵显示屏，比如 16*16 点阵可以使用 4 个 8*8 点阵构成。其内部结构图如下所示：
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 1 脚接高电平 a 脚接低电平，则第一个点就亮了；如果 要将第一行点亮，则第 1 脚要接高电平，而（a、b、c、d、e、f、g、h ）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 a 脚接低电平， 而（1、2、3、4、5、6、7、8）接高电平，那么第一列就会点亮。 1.2 74HC595芯片介绍74HC595 是一个 8 位串行输入、并行输出的位移缓存器，其中并行输出为三态输出（即高电平、低电平和高阻抗）。 可以用3根线输入串行数据，8根线输出并行数据，可输入16位、24位、32位等，常用于IO口扩展。
74HC595的电路图如上图所示，所包含的引脚功能如下表所示： 引脚功能说明OE芯片开关，低电平有效，输出使能；SRCLR串行清零端，低电平时，串行输入的数据清零；RCLK存储器时钟，上升沿，数据由移位寄存器移至数据存储器中；SRCLK移位时钟，上升沿时串行数据在寄存器的数据移位；SER串行数据输入端；OH'点阵屏扩展连接口；OA-OH并行数据输出端；VCC高电平；GND接地端；74HC595工作示意图
74HC595工作流程 74HC595芯片的工作流程如上图： 首先由SER端口输入串行数据8位（即连续的，一位跟着一位）。SRCLK时钟初始化后为低电平，当SRCLK受到一个上升沿信号时，串行数据就向移位寄存器中下移移位，直至8个上升沿信号，8位串行数据全部进入移位寄存器。RCLK时钟初始化后为低电平，当RCLK受到一个上升沿信号时，移位寄存器的8位数据全部并行移位至数据存储缓冲器，再经OA-OH进行输出（实现3线8 位串行输入、并行输出）；数据输入的时候是高位先输入，低位后输入。 如果移位寄存器8位填满后，继续进行SRCLK受到一个上升沿信号，数据进行移位，OH’此时若连接下一片芯片的SER，则数据就会移至下一片芯片，从而实现数据多位扩展； 点阵屏与74HC595在51单片机中的位置。
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。其中64个发光二极管的阴极都是由P0口进行控制的，而64只发光二极管的阳极是由74HC595输出端OA--OH控制。 2.2 74HC595电路图
74HC595的相关内容在上面芯片介绍部分已经详细介绍了。 从上图中可以看出，74HC595 需要用到的控制管脚 SER、RCLK、SRCLK 直接连 接到 51 单片机的 P3.4-P3.6 IO 口上，输出端则是直接连接到 LED 点阵模块的行端口上，即为 LED 发光二极管的阳极，LED 点阵的列则为发光二极管的阴极。 要想控制 LED 点阵，可以将单片机管脚按照 74HC595 芯片的通信时序要求来传输数据，这样即可控制 LED 点阵的行数据。根据 LED 发光二极管导通原理，当阳极为高电平，阴极为低电平则点亮，否则熄灭。因此通过单片机 P0 口可控制点阵列，74HC595 可控制点阵行； 三、取模软件点亮一个点很简单，可是如何点亮多个点呢？如果需要一次显示多个怎么 办？从原理图上可以看到每一行上都连接着多个 LED 灯，每一列上也都连接着 多个 LED 灯，如果要点亮一个，按照上面原理可以，但是要同时点亮多个怎么 办？ 那么就需要用到动态数码管的动态扫描原理。 首先如何点亮一行上面多个灯 或者一列上面多个灯？明显需要某行或某列有效，同时使多列或多行有效。比如 在第一行有效（输出高电平）的情况下，有效列（输出低电平）与这一行交点上 的 LED 灯就会被点亮。那么实现一行或一列点亮会比较容易。如何实现不同行 不同列上的灯被多个点亮呢？ 是否是行有效，列有效就可以？并不是！ 要实现行列不同位置亮灯，需要使用动态显示的方法，也要结合扫描的方法。 在第一行亮灯一段时间以后灭掉，点亮第二行一段时间以后灭掉，点亮第三行一 段时间以后灭掉，如此点亮，直到八行全部点亮一次，在第一行点亮到最后一行 灭掉的总时间不能超过人肉眼可识别的时间，即 24 毫秒。在每一行点亮的时候， 给列一个新的数据，此时对应列的数据就可以体现在这行上要点亮的灯上。这样 就和动态数码管的显示一样，只不过数码管的 LED 灯是段值。这里使用 LED 点 阵显示数字，也是多个 LED 同时点亮。 要想在点阵上显示数字等字符，首先要获取在 LED 点阵上显示数字字符所需 的数据，即一个数字字符在 LED 点阵上显示，对应的每行每列都会有一些灯点亮 或者熄灭，这样就会构成一组数据，也就是数字字符的显示数据，我们只要将这 些数据通过 74HC595 发送到点阵对应的行或列就能显示数字字符。 数字字符数据如何获取呢？这里给大家介绍一个非常好用的工具-取字模软件。 链接：https://pan.baidu.com/s/16GOsWbbYZjv2nAmol6toxg 提取码：1022 使用步骤： 1、“基本操作->新建图像”，设置图像的宽度和高 度为8，点击确定后将在显示窗口出现一个8*8的白色格子，这个就类似于8*8LED 点阵.
2、上图 8*8 点阵区域非常小，我们可以将其放大，选择“模拟动画”， 后点击“放大格点“
3、 8*8 白色格子里面点击，点击后即会在对应位置出现一 个黑点，表示在 LED 点阵对应位置的 LED 灯点亮，未点击位置（白色）表示 LED 点阵对应位置的 LED 灯熄灭。设置取模数据的取模方式等内容，选择“参数设置”后点击“其他 选项”，
4、 点击“取模方式”，选择 C51 格式选项，然后在点阵生成区自动会 生成数字字符对应的数据（如果是使用汇编编程，那么汇编对应的汉字数据 可选择 A51 格式）。
四、软件设计 4.1 点阵屏逐行显示 实现功能：在点阵屏上逐行进行点灯； 代码分享： main.c #include #include "delay.h" sbit SRCLK=P3^6;//移位寄存器时钟输入 sbit RCL=P3^5;//存储寄存器时钟输入 sbit SER=P3^4;//串行数据输入 unsigned char xunhuan[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}; / /** *@breaf 74HC595写入数据函数，控制LED的行数； *@param data1为写入移位寄存器的数据，逐位写入，先写入高字节，再写入低字节 *@retval 无 */ void __74HC595_write_data(unsigned char data1) { unsigned char i; for(i=0;i>i);//优先传输一个字节中的高位；依次传递8位数据； SRCLK=1; SRCLK=0;//移位寄存器时钟上升沿将端口数据送入寄存器中； } RCL=1;//满8位后进行传递；上升沿将寄存器的数据传递给LED矩阵； RCL=0; } void main () { unsigned char j; SRCLK=0;//初始化 RCL=0; P0=0x00;//列全为低电平； while (1) { for(j=0;ji);//优先传输一个字节中的高位；依次传递8位数据； SRCLK=1; SRCLK=0;//移位寄存器时钟上升沿将端口数据送入寄存器中； } RCL=1;//满8位后进行传递；上升沿将寄存器的数据传递给LED矩阵； RCL=0; } void MatrixLED_Showcolumn(unsigned char column,Data) { __74HC595_write_data(Data); P0=(~0x80>>column); //Delay1ms(20); Delay10us(10); //Delay100ms(1); P0=0XFF; } void main () { unsigned char j; SRCLK=0;//初始化 RCL=0; // P0=0x00;//列全为低电平； while (1) { for(j=0;j>column); Delay1ms(1);//延迟显示 P0=0XFF;//消隐，段选消隐； } void main ()//定义主函数 { unsigned char i,j,count=0; _74HC595_Init_();//74HC595初始化； while (1) { for(i=0;i10) { count=0; j++;//运行十次后，切换下一帧 if(j>40)//切换至超过所有运行次数；进行清零，从头开始运行循环； j=0; } } }delay.c #include //头文件，延时函数中含有_nop_，必须包含相应的头文件 /** *@breaf 延时函数，用于软件延时，延时的基本单位为1ms； *@param unsigned char t 用于确定延时的时间，基本单位是1ms； *@retva 无 */ void Delay1ms(unsigned char t) //@11.0592MHz,1ms { unsigned char i, j; while(t--) { _nop_(); i = 2; j = 199; do { while (--j); } while (--i); } }delay.h #include "delay.c" void Delay1ms(unsigned char t) ;74HC595.c #include sbit SRCLK=P3^6;//移位寄存器时钟输入 sbit RCL=P3^5;//存储寄存器时钟输入 sbit SER=P3^4;//串行数据输入 /** *@breaf 对74HC595进行初始化包括移位寄存器与进位寄存器的初始化 *@param无 *@retval无 */ void _74HC595_Init_() { SRCLK=0;//初始化，未初始化前，单片机默认端口为高电平； RCL=0; } /** *@breaf 74HC595写入数据函数，控制LED的行数； *@param data1为写入移位寄存器的数据，逐位写入，先写入高字节，再写入低字节 *@retval 无 */ void __74HC595_write_data(unsigned char data1) { unsigned char i; for(i=0;i>i);//优先传输一个字节中的高位；依次传递8位数据； SRCLK=1; SRCLK=0;//移位寄存器时钟上升沿将端口数据送入寄存器中； } RCL=1;//满8位后进行传递；上升沿将寄存器的数据传递给LED矩阵； RCL=0; }74HC595.h #include "74HC595.c" void _74HC595_Init_(); void __74HC595_write_data(unsigned char data1);实验现象： LED点阵屏显示动画 总结：我们通过本节认识了点阵屏的工作原理，学习了相关的驱动芯片74HC959,熟悉了相关电路，以及取模软件的学习，通过51单片机实现了相关的实验。大家在学习完后，一定一定要自己多加练习，熟能生巧！！！ 创作不易，还请大家多多点赞支持👍！！！ |
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