STC89C52R基于C51嵌入式点阵广告屏的设计
- 1 概述
- 2 LED点阵介绍
- 2.1 特点和优势
- 2.2 工作原理：
- 2.3 使用方法：
- 3 LED点阵原理
- 3.1 Led点阵内部电路
- 3.2 原理图电路
- 3.3 74HC595
- 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 总结
配套示例程序
1 概述
LED点阵广告牌是利用LED点阵技术制作的大型显示屏，通常用于户外广告、商业宣传、活动展示等场合。
2 LED点阵介绍
8x8 LED点阵是一种常见的LED显示器件，通常由64个LED灯组成，排列成一个8行8列的矩阵。每个LED灯可以独立控制，因此可以通过控制不同的灯来显示各种图案、数字和字母。
2.1 特点和优势
灵活性：每个LED灯都可以独立控制，使得点阵显示器具有很高的灵活性，可以显示各种自定义图案和动画效果。
低功耗：LED点阵采用LED作为发光元件，功耗低，适合长时间工作。
易于控制：通过微控制器或驱动芯片，可以方便地控制整个点阵的显示内容。
广泛应用：LED点阵广泛应用于计时器、温度计、电子钟、信息显示牌、小型游戏等领域。
2.2 工作原理：
每列LED的阳极连接在一起，形成一组，每行LED的阴极连接在一起，形成一组。
控制时，逐行输出低电平，同时将要点亮的列输出高电平。循环扫描这些行和列，就能实现LED的点亮和熄灭。
2.3 使用方法：
通过微控制器（比如51单片机、Arduino等）来控制LED点阵的显示内容。
编写控制程序，根据需要显示的图案、字母或数字，设置每个LED的状态，实现所需的显示效果。
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。
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
仿真电路：
我们调整点阵的位置使其横着摆放。
3.3 74HC595
- 74HC595 概述
74HC595 是一款常用的 8 位串行输入并行输出移位寄存器。它可以将串行输入的数据转换为并行输出，广泛应用于 LED 显示、数码管驱动等场合。74HC595 具有 8 个并行输出接口，可以通过串行方式控制多个 74HC595 级联使用。 - 74HC595 引脚配置
74HC595 总共有 16 个引脚，每个引脚的功能如下：
Q0 ~ Q7（引脚 15, 1-7）：并行输出位。
DS（引脚 14）：数据输入（串行输入）。
OE（引脚 13）：输出使能（低电平有效）。
STCP（引脚 12）：存储寄存器时钟输入（上升沿触发）。
SHCP（引脚 11）：移位寄存器时钟输入（上升沿触发）。
MR（引脚 10）：主复位（低电平复位）。
Q7’（引脚 9）：串行输出。
Vcc（引脚 16）：电源正极。
GND（引脚 8）：电源负极。 - 74HC595 工作原理
74HC595 包含两个寄存器：移位寄存器和存储寄存器。数据首先被写入移位寄存器，然后通过锁存操作将移位寄存器的内容传输到存储寄存器，以实现并行输出。
数据输入
数据通过 DS 引脚串行输入，每当 SHCP 引脚收到一个上升沿时，移位寄存器中的数据会左移一位，新数据位被移入 Q0。通过连续的时钟脉冲，可以依次将 8 位数据写入移位寄存器。
数据锁存
完成数据输入后，通过在 STCP 引脚上产生一个上升沿脉冲，将移位寄存器的数据传输到存储寄存器，从而更新并行输出的状态。
输出使能
OE 引脚用于控制并行输出的使能状态。当 OE 为低电平时，并行输出有效；当 OE 为高电平时，并行输出被禁用。
通讯时序图：
一个驱动74HC595的标准函数：
sbit DS = P1^0; // Data Input
sbit SHCP = P1^1; // Shift Clock
sbit STCP = P1^2; // Store Clock
void HC595SendByte(unsigned char dat)
{
unsigned char i;
for(i = 0; i < 8; i++)
{
DS = dat & 0x80; // 从高位到低位发送数据
SHCP = 0;
dat = dat << 1;
SHCP = 1;
}
STCP = 0;
STCP = 1;
}
4 软件实现点阵图案的滑动
4.1 软件工程代码
//main.c文件
#include "includes.h"
/******************************************************************/
/* 微秒延时函数 //10us */
/******************************************************************/
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);
}
}
sbit DS = P2^6; // Data Input
sbit SHCP = P2^7; // Shift Clock
sbit STCP = P2^5; // Store Clock
void HC595SendByte(unsigned char dat) {
unsigned char i;
for(i = 0; i < 8; i++) {
DS = dat & 0x80; // 从高位到低位发送数据
SHCP = 0;
dat = dat << 1;
SHCP = 1;
}
STCP = 0;
STCP = 1;
}
// 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
//
#define rowp P0
#define colp P2
//0-9字模
code 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
code unsigned char 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,n;
unsigned char displayData[88] = {0}; // 初始化显示数据
for (i = 0; i < 88; i++) //行的数组更新
{
displayData[i] = disp[i/8][i%8];
}
delay_ms(2);
P20 = 0;
P21 = 0;
P22 = 0;
P23 = 0;
while (1)
{
// 滚动效果
for (j = 0; j < 88; j++)
{
for (i = 0; i < 88; i++) //行的数组更新
{
n = i+1;
if(n>=88)
{
n -= 88;
}
displayData[i] = displayData[n];
}
// 逐行扫描点阵屏
for(m=0;m<20;m++)
{
for (i = 0; i < 32; i++)
{
P2 &= 0xF0;
P2 |= ~(1<<(i/8));
HC595SendByte(~(1 << (i%8)));
P0 = displayData[i]; // 发送数据
}
}
for (i = 0; i < 32; i++)
{
P2 &= 0xF0;
P2 |= ~(1<<(i/8));
HC595SendByte(~(1 << (i%8)));
P0 = 0x00; // 发送数据
}
}
}
}
/*
// 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
HC595SendByte(~(1 << i));
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
HC595SendByte(~(1 << i));
P0 = 0x00; // 发送数据
delay_ms(1); // 延时
//P0 = 0x00; // 清空数据
}
}
}
*/
//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。
//8051 为每个机器周期 12 时钟
//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"
//#include "c51_tx1838.h"
//#include "c51_uart.h"
//#include "c51_28byj48.h"
//#include "c51_ds1302.h"
extern void delay_us(unsigned int us);//delay us;
extern void delay_ms(unsigned int Ms);//delay Ms;
#endif
$NOMOD51
;------------------------------------------------------------------------------
; This file is part of the C51 Compiler package
; Copyright (c) 1988-2002 Keil Elektronik GmbH and Keil Software, Inc.
;------------------------------------------------------------------------------
; STARTUP.A51: This code is executed after processor reset.
;
; To translate this file use A51 with the following invocation:
;
; A51 STARTUP.A51
;
; To link the modified STARTUP.OBJ file to your application use the following
; BL51 invocation:
;
; BL51 <your object file list>, STARTUP.OBJ <controls>
;
;------------------------------------------------------------------------------
;
; User-defined Power-On Initialization of Memory
;
; With the following EQU statements the initialization of memory
; at processor reset can be defined:
;
; ; the absolute start-address of IDATA memory is always 0
IDATALEN EQU 80H ; the length of IDATA memory in bytes.
;
XDATASTART EQU 0H ; the absolute start-address of XDATA memory
XDATALEN EQU 0H ; the length of XDATA memory in bytes.
;
PDATASTART EQU 0H ; the absolute start-address of PDATA memory
PDATALEN EQU 0H ; the length of PDATA memory in bytes.
;
; Notes: The IDATA space overlaps physically the DATA and BIT areas of the
; 8051 CPU. At minimum the memory space occupied from the C51
; run-time routines must be set to zero.
;------------------------------------------------------------------------------
;
; Reentrant Stack Initilization
;
; The following EQU statements define the stack pointer for reentrant
; functions and initialized it:
;
; Stack Space for reentrant functions in the SMALL model.
IBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if small reentrant is used.
IBPSTACKTOP EQU 0FFH+1 ; set top of stack to highest location+1.
;
; Stack Space for reentrant functions in the LARGE model.
XBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if large reentrant is used.
XBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1; set top of stack to highest location+1.
;
; Stack Space for reentrant functions in the COMPACT model.
PBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if compact reentrant is used.
PBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1; set top of stack to highest location+1.
;
;------------------------------------------------------------------------------
;
; Page Definition for Using the Compact Model with 64 KByte xdata RAM
;
; The following EQU statements define the xdata page used for pdata
; variables. The EQU PPAGE must conform with the PPAGE control used
; in the linker invocation.
;
PPAGEENABLE EQU 0 ; set to 1 if pdata object are used.
;
PPAGE EQU 0 ; define PPAGE number.
;
PPAGE_SFR DATA 0A0H ; SFR that supplies uppermost address byte
; (most 8051 variants use P2 as uppermost address byte)
;
;------------------------------------------------------------------------------
; Standard SFR Symbols
ACC DATA 0E0H
B DATA 0F0H
SP DATA 81H
DPL DATA 82H
DPH DATA 83H
NAME ?C_STARTUP
?C_C51STARTUP SEGMENT CODE
?STACK SEGMENT IDATA
RSEG ?STACK
DS 1
EXTRN CODE (?C_START)
PUBLIC ?C_STARTUP
CSEG AT 0
?C_STARTUP: LJMP STARTUP1
RSEG ?C_C51STARTUP
STARTUP1:
IF IDATALEN <> 0
MOV R0,#IDATALEN - 1
CLR A
IDATALOOP: MOV @R0,A
DJNZ R0,IDATALOOP
ENDIF
IF XDATALEN <> 0
MOV DPTR,#XDATASTART
MOV R7,#LOW (XDATALEN)
IF (LOW (XDATALEN)) <> 0
MOV R6,#(HIGH (XDATALEN)) +1
ELSE
MOV R6,#HIGH (XDATALEN)
ENDIF
CLR A
XDATALOOP: MOVX @DPTR,A
INC DPTR
DJNZ R7,XDATALOOP
DJNZ R6,XDATALOOP
ENDIF
IF PPAGEENABLE <> 0
MOV PPAGE_SFR,#PPAGE
ENDIF
IF PDATALEN <> 0
MOV R0,#LOW (PDATASTART)
MOV R7,#LOW (PDATALEN)
CLR A
PDATALOOP: MOVX @R0,A
INC R0
DJNZ R7,PDATALOOP
ENDIF
IF IBPSTACK <> 0
EXTRN DATA (?C_IBP)
MOV ?C_IBP,#LOW IBPSTACKTOP
ENDIF
IF XBPSTACK <> 0
EXTRN DATA (?C_XBP)
MOV ?C_XBP,#HIGH XBPSTACKTOP
MOV ?C_XBP+1,#LOW XBPSTACKTOP
ENDIF
IF PBPSTACK <> 0
EXTRN DATA (?C_PBP)
MOV ?C_PBP,#LOW PBPSTACKTOP
ENDIF
MOV SP,#?STACK-1
; This code is required if you use L51_BANK.A51 with Banking Mode 4
; EXTRN CODE (?B_SWITCH0)
; CALL ?B_SWITCH0 ; init bank mechanism to code bank 0
LJMP ?C_START
END
#ifndef STC89C5xRC_RDP_H
#define __STC89C5xRC_RDP_H__
/
//包含本头文件后,不用另外再包含"REG51.H"
sfr P0 = 0x80;
sbit P00 = P0^0;
sbit P01 = P0^1;
sbit P02 = P0^2;
sbit P03 = P0^3;
sbit P04 = P0^4;
sbit P05 = P0^5;
sbit P06 = P0^6;
sbit P07 = P0^7;
sfr SP = 0x81;
sfr DPL = 0x82;
sfr DPH = 0x83;
sfr PCON = 0x87;
sfr TCON = 0x88;
sbit TF1 = TCON^7;
sbit TR1 = TCON^6;
sbit TF0 = TCON^5;
sbit TR0 = TCON^4;
sbit IE1 = TCON^3;
sbit IT1 = TCON^2;
sbit IE0 = TCON^1;
sbit IT0 = TCON^0;
sfr TMOD = 0x89;
sfr TL0 = 0x8A;
sfr TL1 = 0x8B;
sfr TH0 = 0x8C;
sfr TH1 = 0x8D;
sfr AUXR = 0x8E;
sfr P1 = 0x90;
sbit P10 = P1^0;
sbit P11 = P1^1;
sbit P12 = P1^2;
sbit P13 = P1^3;
sbit P14 = P1^4;
sbit P15 = P1^5;
sbit P16 = P1^6;
sbit P17 = P1^7;
sbit T2EX = P1^1;
sbit T2 = P1^0;
sfr SCON = 0x98;
sbit SM0 = SCON^7;
sbit SM1 = SCON^6;
sbit SM2 = SCON^5;
sbit REN = SCON^4;
sbit TB8 = SCON^3;
sbit RB8 = SCON^2;
sbit TI = SCON^1;
sbit RI = SCON^0;
sfr SBUF = 0x99;
sfr P2 = 0xA0;
sbit P20 = P2^0;
sbit P21 = P2^1;
sbit P22 = P2^2;
sbit P23 = P2^3;
sbit P24 = P2^4;
sbit P25 = P2^5;
sbit P26 = P2^6;
sbit P27 = P2^7;
sfr AUXR1 = 0xA2;
sfr IE = 0xA8;
sbit EA = IE^7;
sbit EC = IE^6;
sbit ET2 = IE^5;
sbit ES = IE^4;
sbit ET1 = IE^3;
sbit EX1 = IE^2;
sbit ET0 = IE^1;
sbit EX0 = IE^0;
sfr SADDR = 0xA9;
sfr P3 = 0xB0;
sbit P30 = P3^0;
sbit P31 = P3^1;
sbit P32 = P3^2;
sbit P33 = P3^3;
sbit P34 = P3^4;
sbit P35 = P3^5;
sbit P36 = P3^6;
sbit P37 = P3^7;
sbit RD = P3^7;
sbit WR = P3^6;
sbit T1 = P3^5;
sbit T0 = P3^4;
sbit INT1 = P3^3;
sbit INT0 = P3^2;
sbit TXD = P3^1;
sbit RXD = P3^0;
sfr IPH = 0xB7;
sfr IP = 0xB8;
sbit PT2 = IP^5;
sbit PS = IP^4;
sbit PT1 = IP^3;
sbit PX1 = IP^2;
sbit PT0 = IP^1;
sbit PX0 = IP^0;
sfr SADEN = 0xB9;
sfr XICON = 0xC0;
sbit PX3 = XICON^7;
sbit EX3 = XICON^6;
sbit IE3 = XICON^5;
sbit IT3 = XICON^4;
sbit PX2 = XICON^3;
sbit EX2 = XICON^2;
sbit IE2 = XICON^1;
sbit IT2 = XICON^0;
sfr T2CON = 0xC8;
sbit TF2 = T2CON^7;
sbit EXF2 = T2CON^6;
sbit RCLK = T2CON^5;
sbit TCLK = T2CON^4;
sbit EXEN2 = T2CON^3;
sbit TR2 = T2CON^2;
sbit C_T2 = T2CON^1;
sbit CP_RL2 = T2CON^0;
sfr T2MOD = 0xC9;
sfr RCAP2L = 0xCA;
sfr RCAP2H = 0xCB;
sfr TL2 = 0xCC;
sfr TH2 = 0xCD;
sfr PSW = 0xD0;
sbit CY = PSW^7;
sbit AC = PSW^6;
sbit F0 = PSW^5;
sbit RS1 = PSW^4;
sbit RS0 = PSW^3;
sbit OV = PSW^2;
sbit F1 = PSW^1;
sbit P = PSW^0;
sfr ACC = 0xE0;
sfr WDT_CONTR = 0xE1;
sfr ISP_DATA = 0xE2;
sfr ISP_ADDRH = 0xE3;
sfr ISP_ADDRL = 0xE4;
sfr ISP_CMD = 0xE5;
sfr ISP_TRIG = 0xE6;
sfr ISP_CONTR = 0xE7;
sfr P4 = 0xE8;
sbit P40 = P4^0;
sbit P41 = P4^1;
sbit P42 = P4^2;
sbit P43 = P4^3;
sbit P44 = P4^4;
sbit P45 = P4^5;
sbit P46 = P4^6;
sbit P47 = P4^7;
sfr B = 0xF0;
/
#endif
4.2 Protues仿真
Led点阵屏上数字一直扫描移动，在实际应用时也是扫描移动显示。
配套示例程序
5 总结
- LED点阵广告牌作为一种现代化、高效能的广告展示工具，已经成为城市景观、商业广告和活动展示中不可或缺的一部分。其高亮度、高清晰度和多功能性使其在各种场合中展现出色彩斑斓的效果，吸引眼球、传递信息。
- 商业广告牌：用于商业广告、品牌宣传、产品推广等。
- 交通指示牌：用于道路交通指示、公共交通站点显示等。
- 活动场馆广告：用于体育场馆、演艺场所、会展中心等的广告宣传和信息展示。
- 城市景观工程：用于城市建筑、广场、公园等的景观照明和信息展示。
- 活动现场背景：用于大型活动现场的背景布置和互动展示。
配套示例程序
