51单片机嵌入式开发：11、 STC89C52RC 实现一个滑动的led点阵程序

news2024/12/23 23:29:30

STC89C52RC 实现一个滑动的led点阵程序

  • 1 概述
  • 2 LED点阵介绍
    • 2.1 LED概述
    • 2.2 LED点阵注意事项
  • 3 LED点阵原理
    • 3.1 Led点阵内部电路
    • 3.2 原理图电路
  • 4 软件实现点阵图案的滑动
    • 4.1 软件工程代码
    • 4.2 Protues仿真
  • 5 扩展74HC595（后续专题开展）
  • 6 总结

第十一节

1 概述

LED点阵是由多个LED（发光二极管）组成的矩阵型显示器件。它通常以行和列的形式排列，每个LED代表一个像素点。通过控制每个LED的亮灭状态，可以在点阵上显示各种图形、字符或动画。

2 LED点阵介绍

2.1 LED概述

常见的LED点阵屏有各种尺寸和类型，如8x8、16x16、32x32等。每个像素点通常由一个LED和一个驱动电路组成，该驱动电路负责控制LED的亮灭状态。
为了使用LED点阵屏，一般需要通过微控制器或单片机来控制。控制LED点阵屏的基本原理是通过逐行或逐列扫描的方式，将要显示的图形数据发送到对应的行和列，从而控制LED的亮灭状态。具体操作步骤如下：
连接硬件：将LED点阵屏与微控制器或单片机连接。根据点阵屏的引脚布局和控制器的IO口分配，连接适当的引脚，确保数据和控制信号传输正确。
编写驱动代码：根据点阵屏的型号和规格，编写相应的驱动代码。这通常包括设置引脚模式、发送数据、控制扫描等操作。
数据处理：根据需要显示的内容，将图形、字符或动画等转换为对应的点阵模式。可以使用预定义的字符模式数组或自定义生成字符模式的方法。
显示控制：根据点阵屏的工作原理，控制扫描的顺序和速度，逐行或逐列将数据发送到点阵屏上。通过适当的延时和刷新频率，可以实现所需的显示效果。

2.2 LED点阵注意事项

具体的驱动代码和操作步骤可能会因所使用的LED点阵屏型号和控制器类型而有所差异。通常，LED点阵屏的厂商会提供相应的文档和示例代码，可根据具体情况进行参考和调整。

3 LED点阵原理

3.1 Led点阵内部电路

8x8LED点阵内部结构图如下，这两种图片只是接法不同，要点亮LED，左图需要行置为高电平，列置为低电平；右图则需要行置为低电平，列置为高电平。

8x8LED点阵内部结构图

8x8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，当对应的某一行置高电平，某一列置低电平，则相应的二极管将点亮。

比如对于左图，如果要将第一个点点亮，则将第一行的⑨脚接高电平，第一列的13脚接低电平，第一个点就会点亮；如果要将第一行点亮，则第一行的⑨脚接高电平，所有列(13、3、4、10、6、11、15、16脚)接低电平，第一行就会点亮；如果要将第一列点亮，则第一列的13脚接低电平，所有行(9、14、8、12、1、7、2、5脚)接高电平，第一列就会点亮；如果要将对角线点亮，可以动态显示，首先点亮第一个点，然后点亮第2行第2列的点…这样依次循环点亮，就可以显示对角线的点。

在这里插入图片描述

如果要显示数字或字符，在需要的位置点亮，比如显示0(如下)，可以循环点亮如下位置的LED。

3.2 原理图电路

在这里插入图片描述

仿真电路：
在这里插入图片描述

4 软件实现点阵图案的滑动

4.1 软件工程代码

软件代码工程：

在这里插入图片描述

软件代码：

//main.c文件

#include "includes.h"



/******************************************************************/
/*                    微秒延时函数                                */
/******************************************************************/
void delay_us(unsigned int us)//delay us
{
	while(us--)
	{
	}
}

/******************************************************************/
/*                    微秒延时函数                                */
/******************************************************************/
void delay_ms(unsigned int Ms)//delay us
{
	while(Ms--)
	{
		delay_us(100);
	}
}

/*------------------------------------------------
                    延时子程序
------------------------------------------------*/
void delay(unsigned int cnt) 
{
 while(--cnt);
}


//	P2 = 0xFF;	//代表列 发光二级管的负端
//	P0 = 0x00;	//代表行 发光二级管的正端
//	
//	P20 = 0;
//	P00 = 1;
//	P01 = 1;
#define rowp P0
#define colp P2
//0-9字模
unsigned char disp[][8]={
{0x0c,0x12,0x22,0x44,0x22,0x12,0x0c,0x00},//?
{0x00,0x00,0x3e,0x41,0x41,0x3e,0x00,0x00},//0
{0x00,0x40,0x44,0x7e,0x7f,0x40,0x40,0x00},//1
{0x00,0x00,0x66,0x51,0x49,0x46,0x00,0x00},//2
{0x00,0x00,0x22,0x41,0x49,0x36,0x00,0x00},//3
{0x00,0x10,0x1c,0x13,0x7c,0x7c,0x10,0x00},//4
{0x00,0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00},//5
{0x00,0x00,0x3e,0x49,0x49,0x32,0x00,0x00},//6
{0x00,0x03,0x01,0x71,0x79,0x07,0x03,0x00},//7
{0x00,0x00,0x36,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00},//8
{0x00,0x00,0x26,0x49,0x49,0x3e,0x00,0x00},//9
};

// 定义字符模式数组
unsigned char code charPatterns[8] = {
    0x0c,0x12,0x22,0x44,0x22,0x12,0x0c,0x00//0x18, 0x24, 0x42, 0x81, 0x42, 0x24, 0x18, 0x00
};

/*------------------------------------------------
                    主函数
------------------------------------------------*/
void main (void)
{
    unsigned char i, j,m;
    unsigned char displayData[8] = {0}; // 初始化显示数据
	
	IIC_AT24C02_Test1();
	

	delay(2);
	while (1)
	{
	// 滚动效果
        for (j = 0; j < 8; j++) 
		{
            for (i = 0; i < 8; i++) 
			{
                displayData[i] = (displayData[i] << 1) | (charPatterns[i] >> (7 - j));
            }
            // 逐行扫描点阵屏
			for(m=0;m<20;m++)
			{
				
				for (i = 0; i < 8; i++)
				{
					P2 = ~(1 << i); // 控制点阵屏的行
					P0 = displayData[i]; // 发送数据
					delay_ms(1); // 延时
					//P0 = 0x00; // 清空数据
				}
				//delay_ms(500); // 控制滚动速度
			}
			for (i = 0; i < 8; i++)
			{
				P2 = ~(1 << i); // 控制点阵屏的行
				P0 = 0x00; // 发送数据
				delay_ms(1); // 延时
				//P0 = 0x00; // 清空数据
			}
        }
	}
}

// c51_iic.c 文件

#include "includes.h"





/*------------------------------------------------
                   （1）启动IIC总线
------------------------------------------------*/
void Start(void)
{
	Sda=1;
	_nop_();_nop_();
	Scl=1;
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	Sda=0;
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	Scl=0;
}


/*------------------------------------------------
                    （2）停止IIC总线
------------------------------------------------*/
void Stop(void)
{
	Sda=0;
	_nop_();
	Scl=1;
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	Sda=1;
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	Scl=0;
}


/*------------------------------------------------
                  （3） 应答IIC总线
------------------------------------------------*/
void Ack(void)
{
	Sda=0;
	_nop_();_nop_();_nop_();
	Scl=1;
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	Scl=0;
	_nop_();_nop_();
}


/*------------------------------------------------
                （4） 非应答IIC总线
------------------------------------------------*/
void NoAck(void)
{
	Sda=1;
	_nop_();_nop_();_nop_();
	Scl=1;
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	Scl=0;
	_nop_();_nop_();
}


/*------------------------------------------------
             （1） 发送一个字节
------------------------------------------------*/
void Send(unsigned char Data)
{ 
	unsigned char BitCounter=8;
	unsigned char temp;

	do
	{
		temp=Data;
		Scl=0;
		_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
		if((temp&0x80)==0x80)
			Sda=1;
		else
			Sda=0;


		Scl=1;
		temp=Data<<1;
		Data=temp;
		BitCounter--;
	}
	while(BitCounter);
	Scl=0;
}


/*------------------------------------------------
               （2）读入一个字节并返回
------------------------------------------------*/
unsigned char Read(void)
{
	unsigned char temp=0;
	unsigned char temp1=0;
	unsigned char BitCounter=8;

	Sda=1;
	do
	{
		Scl=0;
		_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
		Scl=1;
		_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
		if(Sda)
			temp=temp|0x01;
		else
			temp=temp&0xfe;

		if(BitCounter-1)
		{
			temp1=temp<<1;
			temp=temp1;
		}
		BitCounter--;
	}
	while(BitCounter);
	return(temp);
}
 
/*------------------------------------------------
                   （1） 写入数据
------------------------------------------------*/
void WrToROM(unsigned char Data[],unsigned char Address,unsigned char Num)
{
	unsigned char i;
	unsigned char *PData;
	PData=Data;
	for(i=0;i<Num;i++)
	{
		Start();
		Send(AddWr);    //写入芯片地址
		Ack();
		Send(Address+i);//写入存储地址
		Ack();
		Send(*(PData+i));//写数据
		Ack();
		Stop();
		delay_ms(20);
	}
}

/*------------------------------------------------
                （2） 读出数据
------------------------------------------------*/
void RdFromROM(unsigned char Data[],unsigned char Address,unsigned char Num)
{
	unsigned char i;
	unsigned char *PData;
	PData=Data;
	for(i=0;i<Num;i++)
	{
		Start();        //写入芯片地址
		Send(AddWr);
		Ack();
		Send(Address+i);//写入存储地址
		Ack();
		Start();
		Send(AddRd);    //读入地址
		Ack();
		*(PData+i)=Read();//读数据
		Scl=0;
		NoAck();
		Stop();
	}
}


void IIC_AT24C02_Test1(void)
{
	unsigned char Number[1];
	WP=0;//写保护关掉

	RdFromROM(Number,0,1);	//调用存储数据 从地址0开始写一个数据
	Number[0]++;
	WrToROM(Number,0,1);	//写入24c02
	P1 =  Number[0];		//在P1口上显示 反向显示 LED亮代表1
}

//includes.h文件

#ifndef __INCLUDES_H__
#define __INCLUDES_H__

//#include<reg52.h> 

#include<intrins.h> //汇编指令_nop_
#include<stdio.h> 	//标准输入输出

//_nop_(); 产生一条NOP指令
//作用：对于延时很短的，要求在us级的，采用“_nop_”函数，这个函数相当汇编NOP指令，延时几微秒。
//NOP指令为单周期指令，可由晶振频率算出延时时间。
//对于12M晶振，延时1uS。
//11.0592M晶振，延时1.0851uS。
//对于延时比较长的，要求在大于10us，采用C51中的循环语句来实现。


//包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义
#include "STC89C5xRC_RDP.h"

//应用层头文件
//#include "c51_gpio.h"
//#include "c51_ledtube.h"
//#include "c51_key.h"
//#include "c51_timer.h"
//#include "c51_exit.h"
//#include "c51_lcd1602.h"
#include "c51_iic.h"


extern void delay(unsigned int cnt);
extern void delay_us(unsigned int us);//delay us;
extern void delay_ms(unsigned int Ms);//delay Ms;


#endif

//c51_iic.h文件

#ifndef __C51_IIC_H__
#define __C51_IIC_H__

#include "STC89C5xRC_RDP.h"


#define AddWr 0xAE   //写数据地址，需要参考24c02芯片文档
#define AddRd 0xAF   //读数据地址


#define Sda	P12       //定义总线连接端口
#define Scl	P11
#define WP	P10       //写保护，这里不使用



extern void Start(void);
extern void Stop(void);
extern void Ack(void);
extern void NoAck(void);
extern void Send(unsigned char Data);
extern unsigned char Read(void);
extern void WrToROM(unsigned char Data[],unsigned char Address,unsigned char Num);
extern void RdFromROM(unsigned char Data[],unsigned char Address,unsigned char Num);

extern void IIC_AT24C02_Test1(void);


#endif

4.2 Protues仿真

在这里插入图片描述

5 扩展74HC595（后续专题开展）

5.1 74HC595原理 5.2 多点阵屏仿真电路 5.3 74HC595驱动程序 5.4 实现滑动显示点阵屏

6 总结

LED点阵在许多应用场景中得到广泛应用，以下是一些常见的LED点阵应用场景的总结：

  1. 信息显示：LED点阵屏可用于显示各种信息，如时间、日期、温度、湿度等。它们常见于数字时钟、温度计、计时器、计数器等设备中。

  2. 文字和图形显示：LED点阵屏可用于显示文字和简单图形，如在电子信息牌、广告显示屏、户外显示屏、室内装饰等场合中。

  3. 游戏和娱乐：由于其灵活性和可编程性，LED点阵屏广泛应用于小型游戏机、游戏控制器和娱乐设备中，如迷宫游戏、井字棋、俄罗斯方块等。

  4. 交通指示：LED点阵屏可用于交通信号灯、公交站牌、路牌等场景中，提供交通指示、公告和倒计时等信息。

  5. 仪器仪表：LED点阵屏在仪器仪表中用于显示各种测量数据、参数和状态，如数字多用表、频谱分析仪、电子天平等。

  6. 电子设备控制面板：LED点阵屏可用于控制面板，提供用户界面和操作指示，如家电控制面板、工业设备控制面板等。

  7. 艺术装置和装饰：由于其视觉效果和可编程性，LED点阵屏被广泛用于艺术装置、装饰灯光和节日装饰等场合中，创造各种独特的光影效果。

  8. 教育和学习工具：LED点阵屏可用于教育和学习工具，如编程教育工具、学生实验平台等，帮助学生理解和实践编程和电子原理。

  9. DIY项目：由于其易于使用和灵活性，LED点阵屏也常用于各种DIY项目中，如电子艺术作品、电子积木、自制游戏机等。

总而言之，LED点阵屏在信息显示、游戏娱乐、交通指示、仪器仪表、控制面板、艺术装置、教育工具等许多领域都有广泛的应用。其低功耗、可编程性和高可见性使其成为一种常用的显示技术。

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