51单片机——LED 点阵点亮一个点，小白详解

LED点阵介绍：

LED点阵是由发光二极管排列组成的显示器件，在我们生活中的电器中随处可见，被广泛用于汽车报站器，广告屏等。

通常用用较多的是8*8点阵，然后使用多个8*8点阵组成不同分辨率的LED点阵显示屏，比如16*16点阵可以使用4个8*8点阵构成。因此理解了8*8LED点阵的工作原理，器他分辨率的LED点阵显示屏都一样的。

8*8点阵共有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1电平，某一列置0电平，则相应的二极管就亮；如果将要左上角第一个点点亮亮，则1脚高电平a脚低电平，则第一个点就亮了；如果将要第一行点亮，则第 1 脚要接高电平，而（a、b、c、d、e、f、g、h ）这些引脚接低电平，那么第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第 a 脚接低电平，而（1、2、3、4、5、6、7、8）接高电平，那么第一列就会点亮。

LED硬件设计

使用的的资源有：①8*8LED点阵模块，②74HC595 模块

74HC595 模块、8*8LED 点阵模块电路如下：

从上图中可以看出，74HC595需要用到的控制管脚是，SER、RCLK、SRCLK直接连接到51单片机的P3.4-P3.6 IO 口上，输出端则是直接连接到LED点阵模块的行端口上，即为LED发光二极管的阳极，LED点阵的列则为发光二极管的阴极。

想要控制LED点阵，可以以将单片机管脚按照74HC595 芯片的通信时序要求来传输数据，这样即可控制LED点阵的行的数据，根据LED发光二极管的导通原理，当阳极为高电平，阴极为低电平则点亮，否则熄灭。因此通过单片机P0端口控制点阵列，74HC595可控制点阵行。

如果要点亮左上角的一个点，那就需要P07这一列为低电平，其余列是高电平，DPh这一行为高电平，其余行为低电平。那P07--P00口输出就是 0111 1111(ox7f),DPh-DPa输出就是1000 0000（0x80）

软件设计如下：（74HC595部分和ID拓展的代码一样，但是RCLK时序有所改变，要让RCLK下降有效，之前是（rCLK=0，rCLK=1）更改成（rCLK=0，rCLK=1，rCLK=0）或者（rCLK=1，rCLK=0）这里为啥要更换，之前为啥不用，我也没有搞明白哦，知道的同学告诉我，谢谢！

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****************** 实验名称：IO 扩展(串转并)实验-74HC595
接线说明
实验现象：下载程序后，8*8LED 点阵以一行循环滚动显示
注意事项：LED 点阵旁的 J24 黄色跳线帽短接到 GND 一端
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******************/
#include "reg52.h"
typedef unsigned int u16; //对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;
//定义 74HC595 控制管脚
sbit SRCLK=P3^6; //移位寄存器时钟输入
sbit rCLK=P3^5; //存储寄存器时钟输入
sbit SER=P3^4; //串行数据输入
#define LEDDZ_COL_PORT P0 //宏定义LED点阵列控制端口
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : delay_10us
* 函数功能 : 延时函数，ten_us=1 时，大约延时 10us
* 输 入 : ten_us
* 输 出 : 无
*********************************************************************
**********/
void delay_10us(u16 ten_us)
{
    while(ten_us--);
}
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : delay_ms
* 函数功能 : ms 延时函数，ms=1 时，大约延时 1ms
* 输 入 : ten_us
* 输 出 : 无
* for(j=110;j>0;j--)在for(i=ms;i>0;i--)嵌套这，delay_ms(500)，
* 时候ms=500,i=ms 所以i=500,进入for(i=ms;i>0;i--)，
* 然后在执行for(j=110;j>0;j--)，进行循环110次一直到j=0，
* 在退出for(j=110;j>0;j--),
* 在重新执行for(i=ms;i>0;i--)，一直到到i=0时候，退出for(i=ms;i>0;i--)
*********************************************************************
**********/
void delay_ms(u16 ms)
{
    u16 i,j;
    for(i=ms;i>0;i--)
        for(j=110;j>0;j--);
}
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : hc595_write_data(u8 dat)
* 函数功能 : 向 74HC595 写入一个字节的数据
* 输 入 : dat：数据
* 输 出 : 无
*********************************************************************
**********/
 
/********************************************************************
*******************SER=dat>>7(dat向右移7位后赋值给SER)详解*************
dat是后面要输入的一个字节的数据，hc595_write_data(0x00)如后面的
hc595_write_data(0x01)，这时候dat就是(0x01)当dat=00000001(0x01)时候，
高位是0，低位是1 ，对应按照QH-QA，就是QH低电平，QA高电平，但是74HC595的传输
规律是先从高位在到低位的传输，左移1就传给了QH，这样QH高电平，QA为低电平，我们
想要QH输入低电平怎么办呢？就用把dat>>7，按照右移的规则（对于不带字符的数值，
向右移位时，会在左边的空位填充0。）那(0x01)就变成0(0X00)一个字节八位都是0
这样传输给QH就是低电平，
*********************************************************************
**********/
/********************************************************************
*******************dat<<=1（dat向左移一位后在赋值给dat）详解*************
但是for(i=0;i<8;i++)循环8次，八位就都是0，QH-QA都是低电平，这样是不对的，
我们是要QA输入高电平，这时候就需要每次循环的时候dat<<=1，每次SER=dat>>7;
执行完dat<<=1，例如开始dat=(0x01)，执行完SER=dat>>7后，在把dat<<=1（dat向
左移一位后在赋值给dat）,这样下次在进入SER=dat>>7时候，dat就是dat<<=1（0X02）
一直倒循环到第7次时候dat也左移了7位，dat变成了10000000（0x80）,这时候在进入
SER=dat>>7时候，SER就等于1，对应QA传输，就按照hc595_write_data(0x01)的一样
低位1，其余都是0的输入。
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**********/
/********************************************************************
*******************SRCLK=0，SRCLK=1详解*******************************
74HC595芯片的传输规则，SER写入数据后，要移位寄存器(SRCLK)时钟上升沿，才能把
数据送到存储寄存器进行输出，所有我们要先给SRCLK一个低电平，在给一个高电平，就产
生了上升沿，那我们就先SRCLK=0送入低电平;中间延时下，在SRCLK=1送入高电平，
一低一高，这样就产生时钟上升沿，就把数据送入到存储寄存器，每次循环都送入存储寄存器，
循环8次，就把8位的数据都送到存储寄存器中了。
中间的delay_10us(1);这里的延时，不要也可以，但是以防出错这里延时下
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**********/
/********************************************************************
*******************rCLK=1，rCLK=0详解*******************************
74HC595芯片的传输规则，如果将前面写入存储寄存器数据输出，那存储寄存器时钟要
上升沿才能输出，那我们就先rCLK=0送入低电平;中间延时下，在rCLK=1送入高电平，
一低一高，这样产生时钟上升沿，就将前面写入到寄存器的数据输出了。这里和74HC595DE IO拓展代码有所不一样，RCLK时序有所改变，要让RCLK下降有效，之前是（rCLK=0，rCLK=1）更改成（rCLK=0，rCLK=1，rCLK=0）或者（rCLK=1，rCLK=0）
中间的delay_10us(1);这里的延时，不要也可以，但是以防出错这里延时下
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**********/
void hc595_write_data(u8 dat)
{
    u8 i=0;
    for(i=0;i<8;i++)//循环 8 次即可将一个字节写入寄存器中
    {
        SER=dat>>7;//优先传输一个字节中的高位
        dat<<=1;//将低位移动到高位        
        SRCLK=0;
        delay_10us(1);
        SRCLK=1;
        delay_10us(1);//移位寄存器时钟上升沿将端口数据送入寄存器中
    }
/********************************************************************
    rCLK=0;
    delay_10us(1);
    rCLK=1;//存储寄存器时钟上升沿将前面写入到寄存器的数据输出
    rCLK=0;
********************************************************************/
    rCLK=1;
    delay_10us(1);
    rCLK=0;//存储寄存器时钟上升沿将前面写入到寄存器的数据输出
}
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*********************************************************************
**********/
/********************************************************************
*******************LEDDZ_COL_PORT=0x00详解*******************************
我们在DPa---DPh输入的是高电平，如果我们要将LED灯点亮，我们要把P0端口全部设为低电
平，即 LED 阴极为低电平，前面我们宏定义了P0端口，所以这里LEDDZ_COL_PORT=0x00就可以
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**********/
/********************************************************************
*******************hc595_write_data(ghc595_buf[i])详解***************
我们定义了，数组ghc595_buf[]，把每次输出的数据储存在里面，通过for循环，依次
输出，每次写入新数据之前，要先消除前面输出数据点亮LED进行消影，所以每次在输入
数据之前，我们先把所有DPa---DPh输入低电平，来消除前面寄存器缓存数据，之后在
在写入新的数据：这样就产生了，LED点阵，从下到上，每行依次点亮
*********************************************************************
**********/
void main()
{
    u8 i=0;
    LEDDZ_COL_PORT=0x7f;//将 LED 点阵左边第一列设置为 0，即 LED 阴极为低电平，其
余列为 1，即高电平
    while(1)
    {
        for(i=0;i<8;i++)
        {
            hc595_write_data(0x80);//将 LED 点阵上边第一行设置为 1，即 LED 阳极为高电平，其余行为 0，即低电平
        }
    }
}

显示数字，显示数字0：

数字取模和点亮一个灯类似，但是我们为了更方便的操作，我们借助一个“文字取模软件”，来获取行的值，取模软件的使用方法就不在具体介绍了。在文字取模软件中，获取要显示数字0，然后将生成的数据复制到我们程序定义的数组中，如下：

u8 gled_row[8]={0x38,0x7C,0x7E,0x3F,0x3F,0x7E,0x7C,0x38};//LED 点阵显示数字 0 的行数据

这些数据就是上述描绘的数字0从左到右依次每列对应的行数据。至于其他数字或字符及简单图形的显示取模方法与上述类似。

既然是动态扫描，就需要不断的扫描每列，因此可以把LED点阵的列控制也用数组存储起来，为了后面循环调用提供方面。根据数字 0 取模的数据特点是从左至右每列对应的行数据，因此扫描时也应该从左至右的顺序，如下：

u8 gled_col [ 8 ]={ 0x7f , 0xbf , 0xdf , 0xef , 0xf7 , 0xfb , 0xfd , 0xfe }; //LED 点阵显示数字 0 的列数据

列的的数据基本上都是固定的，都是从左到右，每列依次进行扫描，只用改变行的数据就可以生成不同的图案

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****************** 实验名称：IO 扩展(串转并)实验-74HC595
接线说明
实验现象：下载程序后，8*8LED 点阵以一行循环滚动显示
注意事项：LED 点阵旁的 J24 黄色跳线帽短接到 GND 一端
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#include "reg52.h"
typedef unsigned int u16; //对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;
//定义 74HC595 控制管脚
sbit SRCLK=P3^6; //移位寄存器时钟输入
sbit rCLK=P3^5; //存储寄存器时钟输入
sbit SER=P3^4; //串行数据输入
#define LEDDZ_COL_PORT P0 //宏定义LED点阵列控制端口
u8 gled_row[8]={0x00,0x7C,0x82,0x82,0x82,0x7C,0x00,0x00};//LED 点阵显示数字 0 的行数据
u8 gled_col[8]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//LED 点阵显示数字 0 的列数据
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : delay_10us
* 函数功能 : 延时函数，ten_us=1 时，大约延时 10us
* 输 入 : ten_us
* 输 出 : 无
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**********/
void delay_10us(u16 ten_us)
{
    while(ten_us--);
}
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : delay_ms
* 函数功能 : ms 延时函数，ms=1 时，大约延时 1ms
* 输 入 : ten_us
* 输 出 : 无
* for(j=110;j>0;j--)在for(i=ms;i>0;i--)嵌套这，delay_ms(500)，
* 时候ms=500,i=ms 所以i=500,进入for(i=ms;i>0;i--)，
* 然后在执行for(j=110;j>0;j--)，进行循环110次一直到j=0，
* 在退出for(j=110;j>0;j--),
* 在重新执行for(i=ms;i>0;i--)，一直到到i=0时候，退出for(i=ms;i>0;i--)
*********************************************************************
**********/
void delay_ms(u16 ms)
{
    u16 i,j;
    for(i=ms;i>0;i--)
        for(j=110;j>0;j--);
}
/********************************************************************
***********
* 函 数 名 : hc595_write_data(u8 dat)
* 函数功能 : 向 74HC595 写入一个字节的数据
* 输 入 : dat：数据
* 输 出 : 无
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**********/
 
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*******************SER=dat>>7(dat向右移7位后赋值给SER)详解*************
dat是后面要输入的一个字节的数据，hc595_write_data(0x00)如后面的
hc595_write_data(0x01)，这时候dat就是(0x01)当dat=00000001(0x01)时候，
高位是0，低位是1 ，对应按照QH-QA，就是QH低电平，QA高电平，但是74HC595的传输
规律是先从高位在到低位的传输，左移1就传给了QH，这样QH高电平，QA为低电平，我们
想要QH输入低电平怎么办呢？就用把dat>>7，按照右移的规则（对于不带字符的数值，
向右移位时，会在左边的空位填充0。）那(0x01)就变成0(0X00)一个字节八位都是0
这样传输给QH就是低电平，
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**********/
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*******************dat<<=1（dat向左移一位后在赋值给dat）详解*************
但是for(i=0;i<8;i++)循环8次，八位就都是0，QH-QA都是低电平，这样是不对的，
我们是要QA输入高电平，这时候就需要每次循环的时候dat<<=1，每次SER=dat>>7;
执行完dat<<=1，例如开始dat=(0x01)，执行完SER=dat>>7后，在把dat<<=1（dat向
左移一位后在赋值给dat）,这样下次在进入SER=dat>>7时候，dat就是dat<<=1（0X02）
一直倒循环到第7次时候dat也左移了7位，dat变成了10000000（0x80）,这时候在进入
SER=dat>>7时候，SER就等于1，对应QA传输，就按照hc595_write_data(0x01)的一样
低位1，其余都是0的输入。
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**********/
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*******************SRCLK=0，SRCLK=1详解*******************************
74HC595芯片的传输规则，SER写入数据后，要移位寄存器(SRCLK)时钟上升沿，才能把
数据送到存储寄存器进行输出，所有我们要先给SRCLK一个低电平，在给一个高电平，就产
生了上升沿，那我们就先SRCLK=0送入低电平;中间延时下，在SRCLK=1送入高电平，
一低一高，这样就产生时钟上升沿，就把数据送入到存储寄存器，每次循环都送入存储寄存器，
循环8次，就把8位的数据都送到存储寄存器中了。
中间的delay_10us(1);这里的延时，不要也可以，但是以防出错这里延时下
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*******************rCLK=1，rCLK=0详解*******************************
74HC595芯片的传输规则，如果将前面写入存储寄存器数据输出，那存储寄存器时钟要
上升沿才能输出，那我们就先rCLK=0送入低电平;中间延时下，在rCLK=1送入高电平，
一低一高，这样产生时钟上升沿，就将前面写入到寄存器的数据输出了。这里和74HC595DE IO拓展代码有所不一样，RCLK时序有所改变，要让RCLK下降有效，之前是（rCLK=0，rCLK=1）更改成（rCLK=0，rCLK=1，rCLK=0）或者（rCLK=1，rCLK=0）
中间的delay_10us(1);这里的延时，不要也可以，但是以防出错这里延时下
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void hc595_write_data(u8 dat)
{
    u8 i=0;
    for(i=0;i<8;i++)//循环 8 次即可将一个字节写入寄存器中
    {
        SER=dat>>7;//优先传输一个字节中的高位
        dat<<=1;//将低位移动到高位        
        SRCLK=0;
        delay_10us(1);
        SRCLK=1;
        delay_10us(1);//移位寄存器时钟上升沿将端口数据送入寄存器中
    }
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    rCLK=0;
    delay_10us(1);
    rCLK=1;//存储寄存器时钟上升沿将前面写入到寄存器的数据输出
    rCLK=0;
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    rCLK=1;
    delay_10us(1);
    rCLK=0;//存储寄存器时钟上升沿将前面写入到寄存器的数据输出
}
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* 函 数 名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
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*******************LEDDZ_COL_PORT=0x00详解*******************************
我们在DPa---DPh输入的是高电平，如果我们要将LED灯点亮，我们要把P0端口全部设为低电
平，即 LED 阴极为低电平，前面我们宏定义了P0端口，所以这里LEDDZ_COL_PORT=0x00就可以
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**********/
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*******************hc595_write_data(ghc595_buf[i])详解***************
我们定义了，数组ghc595_buf[]，把每次输出的数据储存在里面，通过for循环，依次
输出，每次写入新数据之前，要先消除前面输出数据点亮LED进行消影，所以每次在输入
数据之前，我们先把所有DPa---DPh输入低电平，来消除前面寄存器缓存数据，之后在
在写入新的数据：这样就产生了，LED点阵，从下到上，每行依次点亮
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**********/
void main()
{
    u8 i=0;
    LEDDZ_COL_PORT=0x7f;//将 LED 点阵左边第一列设置为 0，即 LED 阴极为低电平，其
余列为 1，即高电平
    while(1)
    {
        for(i=0;i<8;i++)
        {
            LEDDZ_COL_PORT=gled_col[i];//传送列选数据
            hc595_write_data(gled_row[i]);//传送行选数据
            delay_10us(100);//延时一段时间，等待显示稳定
            hc595_write_data(0x00);//消影
        }
    }
}