【八】51单片机基础:LED点阵屏

      

目录

LED点阵屏介绍

LED点阵屏分类

显示原理

LED点阵模块

74HC595模块

开发板引脚对应关系 

取字模软件的使用


        之前我们介绍了控制LED灯亮灭的操作,今天我们要介绍一下控制LED点阵屏亮灭的操作,8*8的LED点阵屏,可以理解为八行或者八列LED灯的一个组合,可以使用它来显示一些字体与图案。我们今天会带大家如何在LED点阵屏上显示静态以及动态爱心图案,大家还可以根据自己的想法进行修改,相信大家都能成为点灯大师,好了,接下来,就让我们来好好介绍一下LED点阵屏吧。

LED点阵屏介绍

        LED点阵屏由若干个独立的LED组成,LED以矩阵的形式排列,以灯珠亮灭来显示文字、图片、视频等。LED点阵屏广泛应用于各种公共场合,如汽车报站器、广告屏以及公告牌等

LED点阵屏分类

  • 按颜色:单色、双色、全彩
  • 按像素:8*8、16*16等(大规模的LED点阵通常由很多个小点阵拼接而成)
  • 显示原理

  • LED点阵屏的结构类似于数码管,只不过是数码管把每一列的像素以“8”字型排列而已
  • LED点阵屏与数码管一样,有共阴和共阳两种接法,不同的接法对应的电路结构不同
  • LED点阵屏需要进行逐行或逐列扫描,才能使所有LED同时显示
  • LED点阵屏其实和我们之前学的LED灯和动态数码管类似,如果很好的理解了之前的知识,相信大家可以很快地理解LED点阵屏的知识。


    接下来,我们和之前一样,开始介绍一下电路知识。

    LED点阵模块

            和之前动态数码管一样,LED点阵屏也需要通过不断地切换位选和段选,来控制不同列的LED灯的亮灭,还需要进行消隐等操作,因为和之前类似,就不做过多介绍。


    74HC595模块

            在介绍 74HC595模块时,首先介绍一下J24模块,要是想使用74HC595模块,就必须要将OE端接到GND端,如图所示,因为OE是低电平有效,所以OE需要接到GND端才能控制点阵屏。

            74HC595是串行输入并行输出的移位寄存器,可用3根线输入串行数据,8根线输出并行数据,多片级联后,可输出16位、24位、32位等,常用于IO口扩展。 

    在这之前,我们先来介绍一下串行与并行的概念

    串行:数据一个接一个的发送

    并行:数据一次性发送

    而74HC595模块就是来将串行数据变成并行数据的,具体是如何实现的,我们到后面慢慢讲解。

            首先,SER来传输数据,先到最上面。然后SERCLK将数据传输下来,循环8次之后,RCLK再直接将八个数据一次性传输出去,这样就达到了串转并的效果。如果是多片级联,就继续把数据传输给下一个寄存器,具体也和一个寄存器类似。

    开发板引脚对应关系 


    好了,接下来我们来看看代码是如何实现的吧!

    #include <REGX52.H>
    #include "Delay.h"
    
    sbit RCK=P3^5;		//RCLK
    sbit SCK=P3^6;		//SRCLK
    sbit SER=P3^4;		//SER
    
    #define MATRIX_LED_PORT		P0
    
    /**
      * @brief  74HC595写入一个字节
      * @param  Byte 要写入的字节
      * @retval 无
      */
    void _74HC595_WriteByte(unsigned char Byte)
    {
    	unsigned char i;
    	for(i=0;i<8;i++)
    	{
    		SER=Byte&(0x80>>i);    // 取出每一位数据
    		SCK=1;        // 下移一位
    		SCK=0;
    	}
    	RCK=1;        //传输数据
    	RCK=0;
    }
    
    /**
      * @brief  LED点阵屏显示一列数据
      * @param  Column 要选择的列,范围:0~7,0在最左边
      * @param  Data 选择列显示的数据,高位在上,1为亮,0为灭
      * @retval 无
      */
    void MatrixLED_ShowColumn(unsigned char Column,Data)
    {
    	_74HC595_WriteByte(Data);
    	MATRIX_LED_PORT=~(0x80>>Column);    // 将数据显示在相应的列上
    	Delay(1);        // 消隐操作
    	MATRIX_LED_PORT=0xFF;
    }
    
    void main()
    {
    	SCK=0;
    	RCK=0;
    	while(1)
    	{
    		MatrixLED_ShowColumn(0,0x30);
    		MatrixLED_ShowColumn(1,0x78);
    		MatrixLED_ShowColumn(2,0x7C);
    		MatrixLED_ShowColumn(3,0x3E);
    		MatrixLED_ShowColumn(4,0x7C);
    		MatrixLED_ShowColumn(5,0x78);
    		MatrixLED_ShowColumn(6,0x30);
    		MatrixLED_ShowColumn(7,0x00);
    	}
    }

    运行效果如下图所示:

    接下来,我们来让爱心图案动起来,具体代码如下所示:

    #include <REGX52.H>
    #include "Delay.h"
    #include "MatrixLED.h"
    // 通过数组来实现动态效果
    unsigned char Animation[] = {
    0x30,0x78,
    0x7C,0x3E,
    0x7C,0x78,
    0x30,0x00,
    0x30,0x78,
    0x7C,0x3E,
    0x7C,0x78,
    0x30,0x00,	
    };
    
    void main(){
    	
    	unsigned char i,Offset = 0, Count = 0;
    	
    	MatrixLED_Tnit();    // 初始化
    	
    	while(1){
    		for(i = 0; i < 8; i++){
    		MatrixLED_ShowColumn(i, Animation[i + Offset]);    // 带偏移量的显示数据,实现动态效果
    		}
    		Count++;
    		if(Count > 10){    // 防止越界出现乱码
    			Count = 0;
    			Offset++;
    			if(Offset > 8){
    				Offset = 0;
    			}
    		}
    	}
    }
    //MatrixLED.c的代码,.h 的代码应该能够轻易写出
    #include <REGX52.H>
    #include "Delay.h"
    
    sbit RCK = P3^5;	//RCLK
    sbit SCK = P3^6;	//SRCLK
    sbit SER = P3^4;	//SER
    
    #define MATRIX_LED_PORT   P0
    
    
    /**
      * @brief  74HC595写入一个字节
      * @param  要写入的字节
      * @retval 
      */
    void _74HC595_WriteByte(unsigned char Byte)
    {
    	unsigned char i;
    	// 依次取出每一位
    	for(i = 0; i < 8; i++)
    	{
    		SER = Byte & (0x80 >> i);
    		SCK = 1;	//上升沿移位
    		SCK = 0;	
    	}	
    	RCK = 1;	//上升沿锁存
    	RCK = 0;
    }
    
    /**
      * @brief  LED点阵屏显示一列数据
      * @param  Column 要显示的列 , 范围:0~7,0在最左边
    			Data选择列要显示的数据,高位在上,1为亮,0为灭
      * @retval 无
      */
    void MatrixLED_ShowColumn(unsigned char Column, unsigned char Data)
    {
    	_74HC595_WriteByte(Data);
    	MATRIX_LED_PORT = ~(0x80>>Column);
    	Delay(2);
    	MATRIX_LED_PORT = 0xFF;
    }
    /**
      * @brief  点阵屏初始化
      * @param  无
      * @retval 无
      */
    void MatrixLED_Tnit()
    {
    	SCK = 0;
    	RCK = 0;
    }

    运行效果如下所示:


    除此之外,还可以通过改变偏移量来实现图案的突变,具体代码如下所示:

    #include <REGX52.H>
    #include "Delay.h"
    #include "MatrixLED.h"
    
    unsigned char Animation[] = {
    0x80,0x40,
    0x20,0x10,
    0x08,0x04,
    0x02,0x01,
    0x01,0x02,
    0x04,0x08,
    0x10,0x20,
    0x40,0x80,
    	
    };
    
    void main(){
    	
    	unsigned char i,Offset = 0, Count = 0;
    	
    	MatrixLED_Tnit();
    	
    	while(1){
    		for(i = 0; i < 8; i++){
    		MatrixLED_ShowColumn(i, Animation[i + Offset]);
    		}
    		Count++;
    		if(Count > 10){
    			Count = 0;
    			Offset+=8;    //修改了偏移量
    			if(Offset > 8){
    				Offset = 0;
    			}
    		}
    	}
    }

            其他代码并未发生改变,各位可以修改数组内容,来进行自己的设计,要注意的是,高位对应的是LED点阵屏的下端。

    运行效果如下所示: 

    VID_20220529_221548


    取字模软件的使用

            大家应该如何来设计自己的作品呢,如果一个一个图案去计算的话,有点麻烦了,这个时候就可以使用取字模软件了,我使用的是PCtoLCD2002,大家还可以选择取字模软件(这个软件就叫这个名字),点击想要的图案,就可以自动生成了,如下图所示,大家记得调成C51模式哦。

    好了,LED点阵屏就介绍到这里了,现在大家就可以设计出自己想要的的图案了。

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