LED点阵编程.docx
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LED点阵编程.docx
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LED点阵编程
一.基于51的点阵屏显示:
(1)点亮第一个8*8点阵:
1.首先在Proteus下选择我们需要的元件,AT89C52、74LS138、MATRIX-8*8-GREEN(在这里使用绿色的点阵)。
在Proteus7.5中8*8的点阵总共有四种颜色,分别为MATRIX-8*8-GREEN,
MATRIX-8*8-BLUE,MATRIX-8*8-ORANGE,MATRIX-8*8-RED。
在这里请大家牢记:
红色的为上列选下行选;其它颜色的为上行选下列选!
而所有的点阵都是高电平选中列,低电平选中行!
也就是说如果某一个点所处的行信号为低,列信号为高,则该
点被点亮!
此结论是我们编程的基础。
2.在选择完以上三个元件后,我们开始布线,具体如下图:
这里P1是列选,P0连接38译码器后作为行选。
选择38译码器的原因:
38译码器每次可输出相应一个I/O口的低电平,正好与点阵屏的低电平选中行相对,并且节省了I/O口,大大方便了我们的编程和以后的扩展。
3.下面让我们把它点亮,先看一个简单的程序:
(将奇数行偶数列的点点亮,效果如下图)
下面是源代码:
/************8*8LED点阵屏显示*****************/
#include
voiddelay(intz)//延时函数
{
intx,y;
for(x=0;x for(y=0;y<110;y++); } voidmain() { while (1) { P0=0;//行选,选择第一行 P1=0x55;//列选,即该行显示的数据 delay(5);//延时 /*****下同*****/ P0=2;//第三行 P1=0x55; delay(5); P0=4;//第五行 P1=0x55; delay(5); P0=6;//第七行 P1=0x55; delay(5); } } 上面的程序实现了将此8*8点阵的奇数行偶数列的点点亮的功能。 重点让我们看while循环内,首先是行选P3=0,此时38译码器的输入端为000,则输出端为01111111, 即B0端为低电平,此时选中了点阵屏的第一行,接着列选我们给P2口赋0x55,即01010101,此时又选中了偶数列,紧接着延时。 然后分别对第三、五、七行进行相同的列选。 这样就点亮了此点阵屏奇数行偶数列交叉的点。 完成这个程序,我们会发现其实点阵屏的原理是如此简单,和数码管的动态显示非常相似,只不过换了一种方式而已。 4.完成了上面的点亮过程,下面我们让这个8*8的点阵屏显示一个汉字: “明” 先看效果图: 源代码如下: /************8*8LED点阵屏显示*****************/ #include charcodetable[]={0x0f,0xe9,0xaf,0xe9,0xaf,0xa9,0xeb,0x11};//"明"字编码 voiddelay(intz)//延时函数 { intx,y; for(x=0;x for(y=0;y<110;y++); } voidmain() { intnum; while (1)//循环显示 { for(num=0;num<8;num++)//8行扫描P3行选,P2列选 { P03=num;//行选 P1=table[num];//列选 delay(5);//延时 } } } 因为要显示一个汉字,这里我们使用了一个数组table[]来存储该字的编码,重点还是来看while循环,首先在for循环内完成对8*8点阵屏的8行依次扫描。 我们来分析第一行的情况即num=0的时候,首先P3=0,选中第一行,然后P2=table[0],即P2等于table数组中第一个数据0x0f,则此时就点亮了第一行相应的点。 接着延时,其他行同理。 这样我们就完成了一个最简单汉字的显示。 (2)16*16点阵的显示原理 1.虽然完成了上面8*8点阵的显示,但是由于点的数量太少以至于它的显示效果并不是很理想,事实上现在大部分点阵的汉字都是16*16显示的,下面让我们来学习16*16点阵的显示。 和上面一样我们先选择元件: AT89C52,74LS138,,MATRIX-8*8-GREEN,因为要显示16*16的汉字,我们就不能再使用一个38译码器进行行选了,这里我们用两个38译码器组合成一个 4选16的译码器(当然也可以使用74159)。 而MATRIX-8*8-GREEN点阵需要4个。 完成后如下图: 2.先来看看4选16的译码器是如何工作的,这里有4个输入端a、b、c、d,16个输出端H0~H15,如上图连线后即可完成类似于38译码器一样的工作。 只不过扩展到了16行选。 关于连线的 原理这里不再赘述,只要明白38译码器的原理这个可以轻松理解。 接着完成全部布线。 如下图所示: 3.连好线后,P1作为行选,P2、P3一起作为列选。 现在16*16的点阵被分成两块并不完整的部分,我们可以整体移动(包括点阵屏、连线以及连接点,)来方便我们观察显示的效果 (最好同时去掉仿真中电平的指示灯)。 接着我们来看一个程序,还是让此点阵屏显示一个汉字: “明”。 先看效果图: 源代码如下: /************16*16LED点阵屏显示*****************/ #include charcodetable[]={0x00,0x20,0x20,0x7F,0x7E,0x21,0x22,0x21, 0x22,0x21,0x22,0x3F,0x3E,0x21,0x22,0x21, 0x22,0x21,0x22,0x3F,0x3E,0x21,0x22,0x21, 0x80,0x20,0x80,0x20,0x40,0x28,0x20,0x10};//“明” voiddelay(intz) { intx,y; for(x=0;x for(y=0;y<110;y++); } voidmain() { intnum; while (1) { for(num=0;num<16;num++) { P1=num;//行选 P2=table[2*num];//列选 P3=table[2*num+1];//列选 delay (2); } } } 4..先来看这次使用的table数组,因为是16*16的点阵,所以总共有32个数据,其中第1、2个数据用于第一行的显示,第2、3个数据用于第二行的显示,以此类推,总共16行。 然后还是来看while循环内,同样for循环依次扫描16行,以第一行为例,即num=0时,首先P1=0,选中第一行,P2=table[0]、P3=table[1]送出列选数据,即第一行要显示的两个字节的数据。 其他行同理。 这样很轻松的我们就完成了16*16点阵的显示。 程序虽然完成了,但是回过头来看一看就会发现,我们在这里使用了P2与P3口一起来做列选,浪费了大量的I/O/资源,而且现在 点阵屏的大小还只有16*16,如果想要扩展的更大,已经没有足够的I/O口可用了。 所以一定要想出更好的办法进行列选。 5.为了解决上面提到的问题,我们来学习一个新的元件: 74HC595。 它实质上是一个串行移位寄存器,能够实现“串入并出”的功能,关于它的使用我们还是用上一个列子来讲解,先来看看 它的实现,如图: 可以看到这里我们仅使用了三个I/O口就完成了列选数据的发送。 主要来看74HC595是如何实现“串入并出”的,这里我们使用了两个595进行了级联,即第二个595的数据输入端连接了第一个 595的级联输出口Q7’。 也就是说,我们只需要从第一个595的输入端串行输入数据,便可以实现把数据送入第二个595的功能。 而且595的数量可以进行无限的级联,而不管有多少个595, 我们只需要一个数据输入端就可以,这样就大大节省了I/O资源。 对于595的具体使用还是来看程序。 源代码如下: /************16*16LED点阵屏显示*****************/ #include sbitR="P2"^0;//数据输入端口 sbitCLK="P2"^1;//时钟信号 sbitSTB="P2"^2;//锁存端 charcodetable[]={0x00,0x20,0x20,0x7F,0x7E,0x21,0x22,0x21, 0x22,0x21,0x22,0x3F,0x3E,0x21,0x22,0x21, 0x22,0x21,0x22,0x3F,0x3E,0x21,0x22,0x21, 0x80,0x20,0x80,0x20,0x40,0x28,0x20,0x10};//“明” voiddelay(intz) { intx,y; for(x=0;x for(y=0;y<110;y++); } voidWriteByte(chardat)//写一个字节的数据 { chari; for(i=0;i<8;i++)//循环8次把编码传给锁存器 { dat=dat>>1;//右移一位,取出该字节的最低位 R=CY;//将该字节的最低位传给R CLK=0;//将数据移入595,上升沿 CLK=1; } } voidmain() { intnum; while (1) { for(num=0;num<16;num++) { WriteByte(table[2*num]);//送出一个字节 WriteByte(table[2*num+1]); P1=num;//行选 STB=1;//输出锁存器中的数据,下降沿 STB=0; delay (2); } } } 先来看不同之处,这里我们首先位定义了R、CLK、STB,分别对应于74HC595的DS、SH_CP、ST_CP用以实现串行数据输入、数据移位以及并行数据输出。 然后来看WriteByte(chardat)函数, 该函数实现了串行向595中输入一个字节数据的功能。 来看for循环,首先dat=dat>>1,把要输入的数据右移一位,这样最低位便进入移位寄存器CY中,紧接着我们让R=CY,把该位传给595的 输入端,CLK一个上升沿的跳变就实现了把该位数据移入595的功能。 8次循环便可以将一个字节的数据送出。 重点还是看while循环内,同样也是16行的扫描,然后就是 WriteByte(table[2*num])等同于上面的P2=table[2*num],WriteByte(table[2*num+1])等同于P3=table[2*num+1],完成列选,接着行选,然后有一个STB的下降沿的跳变,这个变化能够 实现并行输出移位寄存器中的数据。 这样就完成了整个过程。 (3)16*16点阵的移位控制 点阵的移位一般有上、下、左、右的移动,这里我们重点讲上移和左移,其它同理。 1.点阵的上移: 点阵的上移相对来说很简单,看效果图如下: 源代码: (该程序实现了循环上移显示“邢台”) /************16*16LED点阵屏显示*****************/ #include sbitR="P2"^0;//数据输入端口 sbitCLK="P2"^1;//时钟信号 sbitSTB="P2"^2;//锁存端 charcodetable[]={ /*--文字: 邢--*/ /*--宋体12;此字体下对应的点阵为: 宽x高=16x16--*/ 0x00,0x00,0xFE,0x3E,0x48,0x22,0x48,0x22, 0x48,0x12,0x48,0x12,0x48,0x0A,0xFF,0x13, 0x48,0x22,0x48,0x42,0x48,0x42,0x48,0x46, 0x44,0x2A,0x44,0x12,0x42,0x02,0x40,0x02, /*--文字: 台--*/ /*--宋体12;此字体下对应的点阵为: 宽x高=16x16--*/ 0x40,0x00,0x40,0x00,0x20,0x00,0x10,0x04, 0x08,0x08,0x04,0x10,0xFE,0x3F,0x00,0x20, 0x00,0x08,0xF8,0x1F,0x08,0x08,0x08,0x08, 0x08,0x08,0x08,0x08,0xF8,0x0F,0x08,0x08, }; voiddelay(intz) { intx,y; for(x=0;x for(y=0;y<110;y++); } voidWriteByte(chardat)//写一个字节的数据 { chari; for(i=0;i<8;i++)//循环8次把编码传给锁存器 { dat=dat>>1;//右移一位,取出该字节的最低位 R=CY;//将该字节的最低位传给R CLK=0;//将数据送出,上升沿 CLK=1; } } voidmain() { intnum,move,speed; while (1) { if(++speed>8)//移动速度控制 { speed=0; move++;//移位 if(move>16)//是否完成移位一个汉字 move=0;//从头开始 } for(num=0;num<16;num++) { WriteByte(table[2*num+move*2]);//送出一个字节 WriteByte(table[2*num+1+move*2]); P1=num;//行选 STB=1;//输出锁存器中的数据,下降沿 STB=0; delay (2); } } } 可以看到这个程序和静态显示的程序没有太大的差距,主要就是加入了一个move变量来控制移动,WriteByte(table[2*num+move*2])中当move变量变化的时候更改了写入595中的数据, 正好实现了移动显示的效果。 而speed变量的if判断语句能够控制移动速度的大小。 下面重点讲左移。 2.点阵的左移: 因为点阵的数据最终是一个一个字节的并行送出的,所以要实现点阵的左移,我们就需要考虑如何才能够动态的更改每一个发送字节的数据,而汉字的每一个字节的编码是固定的,这里 我们可以使用一个数据缓冲区来完成点阵的左移。 重点说一下点阵左移中关键的一步操作temp=(BUFF[s]>>tempyid)|(BUFF[s+1]<<(8-tempyid))。 这里temp作为要发送的一个字节数据, 它由数据缓冲区中的数据组合而成,并且动态的变化,大致来说就是首先第一个字节的数据右移tempyid位,第二个字节的数据左移8-tempyid位,两者相或后组成一个字节新的数据,只 要我们一直不断地移位、相或、发送,就能实现左移的效果。 不太好理解,先来看实例(循环左移显示“邢台学院”),效果图如下: 见源代码: #include #defineucharunsignedchar #defineuintunsignedint ucharyid,h;//YID为移动计数器,H为行段计数器 uintzimuo;//字模计数器 ucharcodehanzi[];//汉字字模 ucharBUFF[4];//缓存 voidin_data(void);//调整数据 voidrxd_data(void);//发送数据 voidsbuf_out();//16段扫描 ucharcodetable[]={//篇幅有限,省略编码}; voidmain(void) { uchari,d=10; yid=0; zimuo=0; while (1) { while(yid<16)//数据移位。 { for(i=0;i { sbuf_out(); } yid++;//移动一步 } yid=0; zimuo=zimuo+32;//后移一个字, if(zimuo>=96)//到最后从头开始,有字数决定 zimuo=0; } } /********************************/ voidsbuf_out() { for(h=0;h<16;h++)//16行扫描 { in_data();//调整数据 rxd_data();//串口发送数据 P1=0x7f;//关闭显示。 P1_7=1;//锁存为高,595锁存信号 P1=h;//送行选 } } /******************************************************/ voidin_data(void) { chars; for(s=1;s>=0;s--)//h为向后先择字节计数器,zimuoo为向后选字计数器 { BUFF[2*s+1]=table[zimuo+1+32*s+2*h];//把第一个字模的第一个字节放入BUFF0 //中,第二个字模的第一个字节放入BUFF2中 BUFF[2*s]=table[zimuo+32*s+2*h];//把第一个字模的第二个字节放入BUFF1中, //第二个字模的第二个字节放入BUFF3中 } } /*******************************************************/ voidrxd_data(void)//串行发送数据 { chars; ucharinc,tempyid,temp; if(yid<8) inc=0; else inc=1; for(s=0+inc;s<2+inc;s++)//发送2字节数据 { if(yid<8) tempyid=yid; else tempyid=yid-8; temp=(BUFF[s]>>tempyid)|(BUFF[s+1]<<(8-tempyid));//h1左移tempyid位后和h2右移8-tempyid相或,取出移位后的数据 SBUF=temp;//把BUFF中的字节从大到小移位相或后发送输出。 while(! TI);//注: 这里使用了串口,串口数据的发送为最低位在前。 TI=0;//等待发送中断 } } 首先来看定义的数据缓冲区BUFF[],这里一开始将会存储第一个汉字与第二个汉字的第一行的编码,该缓冲区动态的存储点阵屏每一行要发送的数据,注意这里BUFF的大小为4个字节, 比16*16点阵屏要显示的汉字多了一个汉字行的大小,这一点是必要的,这样我们才能实现利用该缓冲区进行左移控制,接着来看in_data(void)函数,利用该函数,我们实现了动态的修改 缓冲区中的数据,这里不再详述过程,重点看程序的注释即可。 然后看rxd_data(void)函数,该函数的作用正是利用串口串行发送数据,也就是上面提到的移位、相或然后发送,关于在移位 过程中的具体实现细节以及如何协调的进行数据发送,首先来看inc变量,该变量决定了从BUFF缓冲区中的第一个还是第二个数据开始读取,当移位开始后,在移完一个字节的数据之前我们 都从BUFF数据缓冲区中的第一个字节开始读取,当移完一个字节后,inc变成1,这时我们从BUFF数据缓冲区中的第二个字节开始读取,于此同时后一个字节总是在和前一个字节的数据进行移 位相或,达到慢慢向前推进的效果,这里有一个临界点,就是当移位满16位后,即一个汉字移出点阵屏后,这时候我们就需要将数据缓冲区中的数据进行更新,即后移一个字,这时数据缓冲 区中的数据就变成了第二个汉字和第三个汉字的第一行汉字的编码,以此类推。 下面来看sbuf_out()函数,该函数实现了16行的扫描,最后来看while循环内,这时主函数内已经很简单了, 首先在while(yid<16)内,有控制移动速度的for循环,即显示几次静态的画面移动一步,而zimuo变量为移位过程中汉字的选择变量,它每32位的变化,正好是一个16*16汉字的编码个数。 这样就完成了整个点阵左移的控制(这里使用了串口实现点阵的左移,当然我们也可以不用串口,关于非串口实现的左移后面介绍),它的过程比较复杂,需反复思考。 (4)128*32点阵扩展显示 1.128*32点阵的静态显示 完成了16*16点阵的静态与移动显示之后,就已经算是掌握了点阵屏显示的主要部分,以后不管想要操纵什么样的点阵屏,只要把握上面的原理,都能按照我们的想法进行显示。 所以接下来 的讲解不会再有上面那么详细。 下面来看128*32点阵是如何显示的。 这里的布线有点繁琐,首先来看一下64*16点阵的布线,如下图: 前面已经提到过,在该仿真环境下红色点阵为上列选下行选。 理解了64*16的点阵布线,我们来看一下128*32的仿真图: 这是一个完整的128*32的点阵屏,只是在上面小屏的基础上级联了更多的595,因为只有一个4选16的译码器,而该点阵有32行,这里我们使用两个数据输入端,分别对应点阵屏的上、下半屏。 下面以操作上半屏为例(下半屏同理)。 看效果图: 见源代码: #include #defineucharunsignedchar #defineuintunsignedint ucharyid,h;//YID为移动计数器,H为行段计数器 uintzimuo;//字模计数器 ucharcodehanzi[];//汉字字模 ucharBUFF[18];//缓存 voidin_data(void);//调整数据 voidrxd_data(void);//发送数据 voidsbuf_out();//16段扫描 ucharcodetable[]={//篇幅有限,省略编码}; voidmain(void) { uchari,d=10; yid=0; zimuo=0; while (1) { while(yid<16)//数据移位。 { for(i=0;i { sbuf_out(); } yid++;//移动一步 } yid=0; zimuo=zimuo+32;//后移一个字, if(zimuo>=480)//到最后从头开始,有字数决定 zimuo=0; } } /********************************/ voidsbuf_out(
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