1、5.2 點陣的原理及驅動5.2 綜合練習點陣5.2.1 任務要求點陣LED在我們的生活中到處可見，如商家門前的廣告牌、電梯運行指示、廣場上的大LED屏等。點陣LED的優點是既可以顯示數字，又可以顯示漢字、圖形，同時顯示亮度高。本節的任務是：在開發板的點陣塊上顯示1個用于電梯中指示向上運行的箭頭“”，并讓箭頭向上移動動起來。5.2.2 知識準備1、8×8點陣LED原理8×8LED點陣由8行×8列共64個發光二極管按矩陣形式排列而成，每一行上的發光管有一個公共的陰極(或陽極)，每一列上的發光管有一個公共的陽(或陰極)，如圖5.2.1所示。 （a）行共陰列共陽 (b)

2、圖5.2.1 8×8點陣內部結構圖開發板上的8×8點陣內部結構圖如圖5.2.1中的（b）所示。行接發光二極管的陽極，列接發光二極管的陰極。當列置低電平，對應的行置高電平，則行列交叉所對應的二極管點亮。我們可以讓點陣在某一時間段只亮一列（一行），然后逐行（逐列）點亮，當掃描時間足夠快，由于人的眼睛的視覺暫留性，看起來點陣是在全屏顯示（類似于動態數碼管掃描）。點陣屏是由很多個8*8點陣塊構成，一塊8*8點陣有16個引腳，則一個點陣屏需要驅動的引腳成千上百個。單片機顯然提供不了這么多的I/O。在點陣屏驅動電路中，通常借助移位寄存器（74HC595）來擴展I/O。我們先來了解一下7

3、4HC595的使用。2、移位寄存器（74HC595）（1）74HC595原理74HC595內部具有8位串入并出移位寄存器和帶有三態輸出的存儲器，移位寄存器和存儲器具有各自的時鐘。74HC595內部結構如圖5.2.2所示。 圖5.2.2 74HC595內部結構圖74HC595的內部結構中分成兩部分：上半部分是8個首尾連接的D觸發器構成的移位寄存器，在時鐘脈沖的驅動下，實現數據的串行移動；下半部分是8個并行D觸發器構成的鎖存器。先來看一下移位寄存器的原理。舉個例子：路比較寬，4車道，4輛汽車并行行駛，前面突發事故，3個車道被隔離，只剩下1個車道允許車輛通過。4輛并行的汽車改變行駛方式，一輛接一輛的

4、通過車道，行駛出隔離帶后，4輛車又可以并行行駛了。74HC595的串行移位原理和這個例子比較相似。DS是移位寄存器的數據輸入端，接第1個D觸發器的輸入。8個D觸發器的時鐘端（CP）連接在一起為移位脈沖輸入端（SH_CP）。每來1個移位脈沖（上升沿），8個D觸發器的輸入端數據會被送到各自的輸出端。把待發送的8位數據，按照順序逐位取出來放到DS端，每放入DS端1位數據，送出1移位脈沖，經過8次移位后，待發送的數據的8個位被送到每個D觸發器的輸出端。是D觸發器的數據清除端（低電平使能），由于任務中不需要清除D觸發器的數據，開發板的電路中接高電平。在74HC595內部結構中，移位寄存器的數據輸出端和7

5、4HC595的輸出端之間還有兩級門檻：D觸發器構成的鎖存器和三態門。是三態門的控制端，當=1時，三態門為高阻狀態，當=0是，三態門使能（輸出=輸入），開發板電路中，被接低電平。當移位器寄存器完成全部數據移位后，還需要觸發鎖存器（ST_CP上升沿脈沖），輸出才能到達74HC595的輸出端。這樣可以避免74HC59的輸出端在移位過程中出現短暫的亂碼。表5.2.1是4位2進制數據“1010”在移位寄存器中移位的情況。表5.2.1 移位寄存器移位狀態轉換 DS端送入數據移位命令Q0Q1Q2Q3（0b1010）第1位0第1次移位0×××（0b1010）第2位1第2次移位10

6、××（0b1010）第3位0第3次移位010×（0b1010）第4位1第4次移位101074HC595可以實現多片級聯，其連接方式為：第一片的Q7連接第二片的DS端，移位時鐘和鎖存器時鐘并聯。（2）74HC595驅動程序弄明白74HC595的原理，驅動程序的編寫就簡單多了。圖5.2.3是74HC595驅動三個數碼管的電路圖。數碼管是三個獨立的共陰數碼管，公共端接地，每一個數碼管的段分別與其對應的74HC595的輸出端相連。 圖5.2.3 74HC595驅動3位數碼管利用移位寄存器(74HC595)驅動多位靜態數碼管。可以極大的節省IO口，CPU負擔輕，缺點是是每個

7、數碼管需要1片74HC595，成本高。在圖5.2.3電路中，3片74HC595的移位時鐘SHcp和存儲器時鐘STcp分別連接在一起，然后與單片機的P21引腳和P22引腳相連。第一個74HC595的的數據輸入端DS和單片機的P20腳相連，其余兩片74HC595的DS端分別接前一個74HC595的Q7。程序比較簡單，沒有考慮模塊化和可移植性。程序如下：#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit HC595_DS=P20; /數據輸入sbit HC595_SHcp=P21; /移位脈沖

8、sbit HC595_STcp=P22; /鎖存脈沖 /共陰數碼管段碼uchar code Seg7Code=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uchar DispBuffer3; /顯示緩沖區 /*函數名稱：HC595Shift()*功能 ：74HC595驅動*入口參數：待發送數值*出口參數：無*說明 ：74HC595串轉并，實現8位數據的移位*/void HC595_Shift(uchar num) uchar i; for(i=0;i<8;i+) HC595_SHcp=0; /SHcp時鐘拉低 HC595_DS=nu

9、m&0x80; /取num的最高位數據HC595_SHcp=1; /SHcp時鐘拉高，上升沿num=num<<1; /待發送位變成最高位，為下一次發送做準備 /*函數名稱：Seg7Display()*功能 ：通過74HC595實現3位數碼管的顯示*入口參數：無*出口參數：無*說明 ：STcp時鐘由低變高后，移位后的數據才能到達74HC595的輸出端*/void Seg7Display() HC595_STcp=0; /STcp拉低 HC595_Shift(Seg7CodeDispBuffer0); /送數1 HC595_Shift(Seg7CodeDispBuffer1);

10、 /送數2 HC595_Shift(Seg7CodeDispBuffer2); /送數3 HC595_STcp=1; /STcp拉高，上升沿/*函數名稱：main()*功能 ：主函數*入口參數：無*出口參數：無*說明 ：*/ void main() DispBuffer0=3; DispBuffer1=2; DispBuffer2=1; /向緩沖區送數據 Seg7Display(); /3位靜態數碼管顯示 while(1);3、開發板8×點陣驅動電路開發板上的8×8點陣由兩片74HC595驅動，其中一片74HC595的輸出接點陣的行，另一片的輸出接點陣的列，電路如圖5.2.

11、4所示。另外，JP27是跳線，在做點陣實驗時，接上短路冒。 圖5.2.4 LED8×8電路圖5.3.3 任務實施1、點陣靜態顯示本節的任務是實現一個動態的向上運行的“”，要實現動態顯示，首先要從靜態顯示開始。圖5.2.4是利用點陣取模軟件取出“”字模， 圖5.2.4 “”字模“”的字模為(0x10,0x38,0x7C,0xFE,0x38,0x38,0x38,0x38)，我們把這些值定義在數組中。每一個值代表一行中各列電平，如字模的第一個值0x10，其二進制為0B00010000，表示第一行中第四列的LED點亮，第一行中的其余列不點亮。需要注意的是字模中的取值是以共陰型點陣為準的，即列

12、高電平，行低電平。開發板中的點陣正好相反，行高電平，列點低電平才能點亮點陣LED，因此用軟件取出字模后，在使用的過程中，應取字模的反碼，程序中驅動模塊包含定時器模塊和點陣掃描模塊，工程結構如下：（1） 主函數#include<reg52.h>#include"MicroDefine.h"#include"Timer.h"#include"Led8Scan.h"void main(void) Timer0Init(); /定時器0初始化 while(1) if(FlagSystem1Ms=1) FlagSystem1Ms=0

13、; Led8Scan(); /1ms掃描一次點陣 主函數的任務很簡單，系統每間隔1ms掃描一次點陣。1ms時標信號由定時器產生。（2） 點陣掃描模塊Led8Scan.h#ifndef _LED8SCAN_H_#define _LED8SCAN_H_#include<reg52.h>#include"MicroDefine.h"/列驅動74HC595接口定義sbit HC595A_DS=P03;sbit HC595A_STcp=P04;sbit HC595A_SHcp=P05;#define HC595A_DSReset HC595A_DS=0#define HC

14、595A_DSSet HC595A_DS=1#define HC595A_STcpReset HC595A_STcp=0#define HC595A_STcpSet HC595A_STcp=1#define HC595A_SHcpReset HC595A_SHcp=0#define HC595A_SHcpSet HC595A_SHcp=1/行驅動74HC595接口定義sbit HC595B_DS=P00;sbit HC595B_STcp=P01;sbit HC595B_SHcp=P02;#define HC595B_DSReset HC595B_DS=0#define HC595B_DSSet

15、 HC595B_DS=1#define HC595B_STcpReset HC595B_STcp=0#define HC595B_STcpSet HC595B_STcp=1#define HC595B_SHcpReset HC595B_SHcp=0#define HC595B_SHcpSet HC595B_SHcp=1extern void Led8Scan(); /點陣掃描函數聲明 #endif Led8Scan.c#include"Led8Scan.h"uchar code Led8Row8=0x10,0x38,0x7C,0xFE,0x38,0x38,0x38,0x38

16、; /列碼 uchar code Led8Colum8=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80; /行碼/*函數名稱：HC595A_Shift()*功能 ：74HC595驅動*入口參數：待發送數值*出口參數：無*說明 ：列碼值74HC595串入并出*/void ColumShift(uchar Num) uchar i; HC595A_STcpReset; for(i=0;i<8;i+) HC595A_SHcpReset; if(Num&0x80) HC595A_DSSet; /取Num的最高位數據 else HC595A_DSReset;

17、 HC595A_SHcpSet; /SHcp上升沿數據移位Num=Num<<1; /待發送位變成最高位，為下一次發送做準備 HC595A_STcpSet; /STcp上升沿送出數據 /*函數名稱：HC595B_Shift()*功能 ：74HC595驅動*入口參數：待發送數值*出口參數：無*說明 ：行碼值74HC595串入并出*/void RowShift(uchar Num) uchar i; HC595B_STcpReset; for(i=0;i<8;i+) HC595B_SHcpReset; if(Num&0x80) /取Num的最高位數據 HC595B_DSSe

18、t; else HC595B_DSReset; HC595B_SHcpSet; /SHcp上升沿數據移位Num=Num<<1; /待發送位變成最高位，為下一次發送做準備 HC595B_STcpSet; /STcp上升沿送出數據 /*函數名稱：Led8_Scan()*功能 ：8*8點陣掃描函數*入口參數：無*出口參數：無*說明 ：*/void Led8Scan() static uchar i=0; RowShift(0x00); /消隱 ColumShift(Led8Rowi); /送列碼 RowShift(Led8Columi); /送行碼 if(+i>=8) i=0;在Led8_Scan.c中，分別寫了行移位和列移位函數，然后再Led8_Scan()函數中實現點陣的行