代码收藏家技术教程 2022-12-26

【八】51单片机基础：LED点阵屏

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;
			}
		}
	}
}