LED點陣編程.doc

一基于51的點陣屏顯示：（1）點亮第一個8*8點陣: 1.首先在Proteus下選擇我們需要的元件，AT89C52、74LS138、MATRIX-8*8-GREEN(在這里使用綠色的點陣)。在Proteus 7.5中8*8的點陣總共有四種顏色，分別為MATRIX-8*8-GREEN，MATRIX-8*8-BLUE，MATRIX-8*8-ORANGE ，MATRIX-8*8-RED。在這里請大家牢記：紅色的為上列選下行選；其它顏色的為上行選下列選！而所有的點陣都是高電平選中列，低電平選中行！也就是說如果某一個點所處的行信號為低，列信號為高，則該點被點亮！此結(jié)論是我們編程的基礎(chǔ)。 2.在選擇完以上三個元件后，我們開始布線，具體如下圖：這里P1是列選，P0連接38譯碼器后作為行選。選擇38譯碼器的原因：38譯碼器每次可輸出相應(yīng)一個I/O口的低電平，正好與點陣屏的低電平選中行相對，并且節(jié)省了I/O口，大大方便了我們的編程和以后的擴展。3.下面讓我們把它點亮，先看一個簡單的程序：（將奇數(shù)行偶數(shù)列的點點亮，效果如下圖）下面是源代碼：/*8*8LED點陣屏顯示*/#includevoid delay(int z) /延時函數(shù) int x,y; for(x=0;xz;x+) for(y=0;y110;y+);void main() while(1) P0=0; /行選，選擇第一行 P1=0x55; /列選，即該行顯示的數(shù)據(jù) delay(5); /延時 /*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?qū)崿F(xiàn)了將此8*8點陣的奇數(shù)行偶數(shù)列的點點亮的功能。重點讓我們看while循環(huán)內(nèi)，首先是行選P3=0，此時38譯碼器的輸入端為000，則輸出端為01111111，即B0端為低電平，此時選中了點陣屏的第一行，接著列選我們給P2口賦0x55,即01010101，此時又選中了偶數(shù)列，緊接著延時。然后分別對第三、五、七行進行相同的列選。這樣就點亮了此點陣屏奇數(shù)行偶數(shù)列交叉的點。完成這個程序，我們會發(fā)現(xiàn)其實點陣屏的原理是如此簡單，和數(shù)碼管的動態(tài)顯示非常相似，只不過換了一種方式而已。4.完成了上面的點亮過程，下面我們讓這個8*8的點陣屏顯示一個漢字：“明”先看效果圖：源代碼如下：/*8*8LED點陣屏顯示*/#includechar code table=0x0f,0xe9,0xaf,0xe9,0xaf,0xa9,0xeb,0x11; /明 字編碼 void delay(int z) /延時函數(shù) int x,y; for(x=0;xz;x+) for(y=0;y110;y+);void main() int num; while(1) /循環(huán)顯示 for(num=0;num8;num+) /8行掃描 P3行選，P2列選 P03=num; /行選 P1=tablenum; /列選 delay(5); /延時 因為要顯示一個漢字，這里我們使用了一個數(shù)組table 來存儲該字的編碼，重點還是來看while循環(huán)，首先在for循環(huán)內(nèi)完成對8*8點陣屏的8行依次掃描。我們來分析第一行的情況即num=0的時候，首先P3=0，選中第一行，然后P2=table0，即P2等于table數(shù)組中第一個數(shù)據(jù)0x0f，則此時就點亮了第一行相應(yīng)的點。接著延時，其他行同理。這樣我們就完成了一個最簡單漢字的顯示。（2）16*16點陣的顯示原理1.雖然完成了上面8*8點陣的顯示，但是由于點的數(shù)量太少以至于它的顯示效果并不是很理想，事實上現(xiàn)在大部分點陣的漢字都是16*16顯示的，下面讓我們來學(xué)習(xí)16*16點陣的顯示。和上面一樣我們先選擇元件：AT89C52，74LS138,，MATRIX-8*8-GREEN，因為要顯示16*16的漢字，我們就不能再使用一個38譯碼器進行行選了，這里我們用兩個38譯碼器組合成一個4選16的譯碼器（當然也可以使用74159）。而MATRIX-8*8-GREEN點陣需要4個。完成后如下圖：2.先來看看4選16的譯碼器是如何工作的，這里有4個輸入端a、b、c、d，16個輸出端H0H15，如上圖連線后即可完成類似于38譯碼器一樣的工作。只不過擴展到了16行選。關(guān)于連線的原理這里不再贅述，只要明白38譯碼器的原理這個可以輕松理解。接著完成全部布線。如下圖所示：3.連好線后，P1作為行選，P2、P3一起作為列選。現(xiàn)在16*16的點陣被分成兩塊并不完整的部分，我們可以整體移動（包括點陣屏、連線以及連接點，）來方便我們觀察顯示的效果（最好同時去掉仿真中電平的指示燈）。接著我們來看一個程序，還是讓此點陣屏顯示一個漢字：“明”。先看效果圖：源代碼如下：/*16*16LED點陣屏顯示*/#includechar code table=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” void delay(int z) int x,y; for(x=0;xz;x+) for(y=0;y110;y+);void main() int num; while(1) for(num=0;num16;num+) P1=num; /行選 P2=table2*num; /列選 P3=table2*num+1; /列選 delay(2); 4.先來看這次使用的table數(shù)組，因為是16*16的點陣，所以總共有32個數(shù)據(jù)，其中第1、2個數(shù)據(jù)用于第一行的顯示，第2、3個數(shù)據(jù)用于第二行的顯示，以此類推，總共16行。然后還是來看while循環(huán)內(nèi)，同樣for循環(huán)依次掃描16行，以第一行為例，即num=0時，首先P1=0，選中第一行，P2=table0、P3=table1送出列選數(shù)據(jù)，即第一行要顯示的兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)。其他行同理。這樣很輕松的我們就完成了16*16點陣的顯示。程序雖然完成了，但是回過頭來看一看就會發(fā)現(xiàn)，我們在這里使用了P2與P3口一起來做列選，浪費了大量的I/O/資源，而且現(xiàn)在點陣屏的大小還只有16*16，如果想要擴展的更大，已經(jīng)沒有足夠的I/O口可用了。所以一定要想出更好的辦法進行列選。5.為了解決上面提到的問題，我們來學(xué)習(xí)一個新的元件：74HC595。它實質(zhì)上是一個串行移位寄存器，能夠?qū)崿F(xiàn)“串入并出”的功能，關(guān)于它的使用我們還是用上一個列子來講解，先來看看它的實現(xiàn)，如圖：可以看到這里我們僅使用了三個I/O口就完成了列選數(shù)據(jù)的發(fā)送。主要來看74HC595是如何實現(xiàn)“串入并出”的，這里我們使用了兩個595進行了級聯(lián)，即第二個595的數(shù)據(jù)輸入端連接了第一個595的級聯(lián)輸出口Q7。也就是說，我們只需要從第一個595的輸入端串行輸入數(shù)據(jù)，便可以實現(xiàn)把數(shù)據(jù)送入第二個595的功能。而且595的數(shù)量可以進行無限的級聯(lián)，而不管有多少個595，我們只需要一個數(shù)據(jù)輸入端就可以，這樣就大大節(jié)省了I/O資源。對于595的具體使用還是來看程序。源代碼如下：/*16*16LED點陣屏顯示*/#includesbit R=P20; /數(shù)據(jù)輸入端口 sbit CLK=P21; / 時鐘信號 sbit STB=P22; / 鎖存端 char code table=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” void delay(int z) int x,y; for(x=0;xz;x+) for(y=0;y110;y+);void WriteByte(char dat) /寫一個字節(jié)的數(shù)據(jù) char i; for(i=0;i1; /右移一位，取出該字節(jié)的最低位 R=CY; /將該字節(jié)的最低位傳給R CLK=0; /將數(shù)據(jù)移入595，上升沿 CLK=1; void main() int num; while(1) for(num=0;num1，把要輸入的數(shù)據(jù)右移一位，這樣最低位便進入移位寄存器CY中，緊接著我們讓R=CY，把該位傳給595的輸入端，CLK一個上升沿的跳變就實現(xiàn)了把該位數(shù)據(jù)移入595的功能。8次循環(huán)便可以將一個字節(jié)的數(shù)據(jù)送出。重點還是看while循環(huán)內(nèi)，同樣也是16行的掃描，然后就是WriteByte（table2*num）等同于上面的P2=table2*num，WriteByte(table2*num+1)等同于P3=table2*num+1，完成列選，接著行選，然后有一個STB的下降沿的跳變，這個變化能夠?qū)崿F(xiàn)并行輸出移位寄存器中的數(shù)據(jù)。這樣就完成了整個過程。（3）16*16點陣的移位控制點陣的移位一般有上、下、左、右的移動，這里我們重點講上移和左移，其它同理。1. 點陣的上移：點陣的上移相對來說很簡單，看效果圖如下：源代碼：（該程序?qū)崿F(xiàn)了循環(huán)上移顯示“邢臺”）/*16*16LED點陣屏顯示*/#includesbit R=P20; /數(shù)據(jù)輸入端口 sbit CLK=P21; / 時鐘信號 sbit STB=P22; / 鎖存端 char code table=/*- 文字: 邢 -*/*- 宋體12; 此字體下對應(yīng)的點陣為：寬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: 臺 -*/*- 宋體12; 此字體下對應(yīng)的點陣為：寬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,; void delay(int z) int x,y; for(x=0;xz;x+) for(y=0;y110;y+);void WriteByte(char dat) /寫一個字節(jié)的數(shù)據(jù) char i; for(i=0;i1; /右移一位，取出該字節(jié)的最低位 R=CY; /將該字節(jié)的最低位傳給R CLK=0; /將數(shù)據(jù)送出，上升沿 CLK=1; void main() int num,move,speed; while(1) if(+speed8) /移動速度控制 speed=0; move+; /移位 if(move16) /是否完成移位一個漢字 move=0; /從頭開始 for(num=0;numtempyid) | (BUFFs+1(8-tempyid)。這里temp作為要發(fā)送的一個字節(jié)數(shù)據(jù)，它由數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)組合而成，并且動態(tài)的變化，大致來說就是首先第一個字節(jié)的數(shù)據(jù)右移tempyid位，第二個字節(jié)的數(shù)據(jù)左移8-tempyid位，兩者相或后組成一個字節(jié)新的數(shù)據(jù)，只要我們一直不斷地移位、相或、發(fā)送，就能實現(xiàn)左移的效果。不太好理解，先來看實例（循環(huán)左移顯示“邢臺學(xué)院”），效果圖如下：見源代碼：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar yid,h; /YID為移動計數(shù)器，H為行段計數(shù)器 uint zimuo; /字模計數(shù)器 uchar code hanzi; /漢字字模 uchar BUFF4; /緩存void in_data(void); /調(diào)整數(shù)據(jù)void rxd_data(void); /發(fā)送數(shù)據(jù)void sbuf_out(); /16段掃描 uchar code table=/篇幅有限，省略編碼;void main(void) uchar i,d=10; yid=0; zimuo=0; while(1) while(yid16) /數(shù)據(jù)移位。 for(i=0;i=96) /到最后從頭開始，有字數(shù)決定 zimuo=0; /*/void sbuf_out() for(h=0;h=0;s-) /h為向后先擇字節(jié)計數(shù)器，zimuoo為向后選字計數(shù)器 BUFF2*s+1=tablezimuo+1+32*s+2*h; /把第一個字模的第一個字節(jié)放入BUFF0/中,第二個字模的第一個字節(jié)放入BUFF2中 BUFF2*s=tablezimuo+32*s+2*h; / 把第一個字模的第二個字節(jié)放入BUFF1中,/第二個字模的第二個字節(jié)放入BUFF3中 /*/void rxd_data(void) /串行發(fā)送數(shù)據(jù) char s; uchar inc,tempyid,temp; if(yid8) inc=0; else inc=1; for(s=0+inc;s2+inc;s+) /發(fā)送2字節(jié)數(shù)據(jù) if(yidtempyid)|(BUFFs+1(8-tempyid);/h1左移tempyid位后和h2右移8-tempyid相或，取出移位后的數(shù)據(jù) SBUF=temp;/把BUFF中的字節(jié)從大到小移位相或后發(fā)送輸出。 while(!TI); /注：這里使用了串口，串口數(shù)據(jù)的發(fā)送為最低位在前。 TI=0; /等待發(fā)送中斷 首先來看定義的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)BUFF ，這里一開始將會存儲第一個漢字與第二個漢字的第一行的編碼，該緩沖區(qū)動態(tài)的存儲點陣屏每一行要發(fā)送的數(shù)據(jù)，注意這里BUFF的大小為4個字節(jié)，比16*16點陣屏要顯示的漢字多了一個漢字行的大小，這一點是必要的，這樣我們才能實現(xiàn)利用該緩沖區(qū)進行左移控制，接著來看in_data(void)函數(shù)，利用該函數(shù)，我們實現(xiàn)了動態(tài)的修改緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，這里不再詳述過程，重點看程序的注釋即可。然后看rxd_data(void)函數(shù)，該函數(shù)的作用正是利用串口串行發(fā)送數(shù)據(jù)，也就是上面提到的移位、相或然后發(fā)送，關(guān)于在移位過程中的具體實現(xiàn)細節(jié)以及如何協(xié)調(diào)的進行數(shù)據(jù)發(fā)送，首先來看inc變量，該變量決定了從BUFF緩沖區(qū)中的第一個還是第二個數(shù)據(jù)開始讀取，當移位開始后，在移完一個字節(jié)的數(shù)據(jù)之前我們都從BUFF數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的第一個字節(jié)開始讀取，當移完一個字節(jié)后，inc變成1，這時我們從BUFF數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的第二個字節(jié)開始讀取，于此同時后一個字節(jié)總是在和前一個字節(jié)的數(shù)據(jù)進行移位相或，達到慢慢向前推進的效果，這里有一個臨界點，就是當移位滿16位后，即一個漢字移出點陣屏后，這時候我們就需要將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進行更新，即后移一個字，這時數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)就變成了第二個漢字和第三個漢字的第一行漢字的編碼，以此類推。下面來看sbuf_out()函數(shù)，該函數(shù)實現(xiàn)了16行的掃描，最后來看while循環(huán)內(nèi)，這時主函數(shù)內(nèi)已經(jīng)很簡單了，首先在while(yid16)內(nèi)，有控制移動速度的for循環(huán)，即顯示幾次靜態(tài)的畫面移動一步，而zimuo變量為移位過程中漢字的選擇變量，它每32位的變化，正好是一個16*16漢字的編碼個數(shù)。這樣就完成了整個點陣左移的控制（這里使用了串口實現(xiàn)點陣的左移，當然我們也可以不用串口，關(guān)于非串口實現(xiàn)的左移后面介紹），它的過程比較復(fù)雜，需反復(fù)思考。（4）128*32點陣擴展顯示1. 128*32點陣的靜態(tài)顯示完成了16*16點陣的靜態(tài)與移動顯示之后，就已經(jīng)算是掌握了點陣屏顯示的主要部分，以后不管想要操縱什么樣的點陣屏，只要把握上面的原理，都能按照我們的想法進行顯示。所以接下來的講解不會再有上面那么詳細。下面來看128*32點陣是如何顯示的。這里的布線有點繁瑣，首先來看一下64*16點陣的布線,如下圖：前面已經(jīng)提到過，在該仿真環(huán)境下紅色點陣為上列選下行選。理解了64*16的點陣布線，我們來看一下128*32的仿真圖：這是一個完整的128*32的點陣屏，只是在上面小屏的基礎(chǔ)上級聯(lián)了更多的595，因為只有一個4選16的譯碼器，而該點陣有32行，這里我們使用兩個數(shù)據(jù)輸入端，分別對應(yīng)點陣屏的上、下半屏。下面以操作上半屏為例（下半屏同理）。看效果圖：見源代碼：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar yid,h; /YID為移動計數(shù)器，H為行段計數(shù)器 uint zimuo; /字模計數(shù)器 uchar code hanzi; /漢字字模 uchar BUFF18; /緩存void in_data(void); /調(diào)整數(shù)據(jù)void rxd_data(void); /發(fā)送數(shù)據(jù)void sbuf_out(); /16段掃描 uchar code table=/篇幅有限，省略編碼;void main(void) uchar i,d=10; yid=0; zimuo=0; while(1) while(yid16) /數(shù)據(jù)移位。 for(i=0;i=480) /到最后從頭開始，有字數(shù)決定 zimuo=0; /*/void sbuf_out() for(h=0;h=0;s-) /h為向后先擇字節(jié)計數(shù)器，zimuoo為向后選字計數(shù)器 BUFF2*s+1=tablezimuo+1+32*s+2*h; /把第一個字模的第一個字節(jié)放入BUFF0/中,第二個字模的第一個字節(jié)放入BUFF2中 BUFF2*s=tablezimuo+32*s+2*h; / 把第一個字模的第二個字節(jié)放入BUFF1中,/第二個字模的第二個字節(jié)放入BUFF3中 /*/void rxd_data(void) /串行發(fā)送數(shù)據(jù) char s; uchar inc,tempyid,temp; if(yid8) inc=0; else inc=1; for(s=0+inc;s8+inc;s+) /發(fā)送8字節(jié)數(shù)據(jù) if(yidtempyid)|(BUFFs+1(8-tempyid);/h1左移tempyid位后和h2右移8-tempyid相或，取出移位后的數(shù)據(jù) SBUF=temp;/把BUFF中的字節(jié)從大到小移位相或后發(fā)送輸出。 while(!TI); /注：這里使用了串口，串口數(shù)據(jù)的發(fā)送為最低位在前。 TI=0; /等待發(fā)送中斷 該程序同上面的左移程序大同小略，只有幾處不同。它同樣實現(xiàn)了上半屏循環(huán)左移顯示一系列漢字的功能。對該程序，就不再詳細講解。二基于AVR的點陣屏顯示（1）靜態(tài)顯示上面已經(jīng)講完了基于51的點陣屏顯示，相信大家已經(jīng)掌握了點陣屏顯示的原理，下面仍然依據(jù)該原理，我們使用AVR單片機來進行控制。下面的程序均在ICCAVR Version 6.31A環(huán)境下編寫并均在點陣實驗板上測試通過。首先來看一下128*32點陣屏兩行靜態(tài)顯示的程序，源代碼如下：#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#include delay.h#include code.h#pragma data: data#define screen_size 8 /半屏顯示漢字個數(shù):8 32*128uchar BUFF_1screen_size*2+2; /緩存uchar BUFF_2screen_size*2+2; /緩存 uchar disrow; /disrow 為16行變量uchar temp_up,temp_down;uchar Move_up,Move_down;uchar temp_up,temp_down;uint zimo_up,zimo_down;#define HC595_data1_H() PORTB |= BIT(0)#define HC595_data1_L() PORTB &=BIT(0)#define HC595_data2_H() PORTB |= BIT(1)#define HC595_data2_L() PORTB &=BIT(1)#define HC595_clk_H PORTB |= BIT(2)#define HC595_clk_L PORTB &=BIT(2)#define HC595_lock_H PORTB |= BIT(3)#define HC595_lock_L PORTB &=BIT(3)/* 函數(shù)說明：595發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù) */void HC595_send_2byte(uchar byte1,uchar byte2) uchar i; HC595_lock_L; for (i=0x01;i!=0;i=i=0;s-) BUFF_12*s=pf+32*s+2*disrow; BUFF_12*s+1=pf+1+32*s+2*disrow; /*函數(shù)名:void Move_Down(const uchar *p,uint f)功能:下半屏緩存數(shù)據(jù) 左移輸入:輸出:/*/ void Move_Down(const uchar *p,uint f) signed char s; for(s=screen_size;s=0;s-) BUFF_22*s=pf+32*s+2*disrow; BUFF_22*s+1=pf+1+32*s+2*disrow; /*函數(shù)名:void display(void)功能:顯示刷新輸入:輸出:/*/ void display(void) uchar i = Move_up; uchar j =