前言
介绍
什么是 LED点阵屏？
百度百科
1
| LED点阵屏通过LED(发光二极管）组成，以灯珠亮灭来显示文字、图片、动画、视频等，是各部分组件都模块化的显示器件，通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。LED点阵显示屏制作简单，安装方便，被广泛应用于各种公共场合，如汽车报站器、广告屏以及公告牌等。
|
8*8的LED点阵屏的内部连接如下
优点
由上图可以知道，每根线都连接了8个LED灯，这样做的好处显而易见，可以只用16根线控制64个LED
缺点
缺点也很明显，当一盏灯点亮时，再点亮另外一个LED可能导致其它无关LED被误点亮，
如（1，1）点亮，再点亮（2，2），此时（1，1）、（1，2）、（2，1）、（2，2）都是亮的（电源共地或共阳时）
解决方法
简单的方法
每次只点亮一只LED
流程：先点亮一个LED（为了方便理解标为1），当要点亮下一只LED时，先熄灭当前LED（1），再点亮下一只LED（标为2），再熄灭（2），点亮（1）如此快速循环，由于人眼的视觉暂留，人看这个LED点阵屏就是两个LED一直亮着，这也是为什么有时用手机拍摄LED点阵屏时可能会看到灯光闪烁（LED点阵屏刷新频率较低）
如下图（网图，侵权将删除），由于闪烁导致拍摄的图片显示不全，实际上在人眼看到的是没有缺失的
想法
只是一个想法，感觉没有必要，也不知道也没有起到优化作用（不知道会不会减少闪烁，闪烁可以通过提高刷新频率来解决）
成果
本文将从一个STC89C51（51单片机）最小系统开始，使用Keli uv4和STC-ISP
- 点亮一盏LED（作为Hello World）
- 点亮全屏的8*8 LED点阵屏
- 逐个点亮8*8 LED点阵屏上的LED
- 单独点亮任意两个或两个以上在8*8 LED点阵屏上的LED
- 根据图片取模的数组点亮LED
本文的结果如下图GIF
开始
既然概念已经讲完了，那就开始把
材料准备
5V电源
单片机使用电压为5V
USB转ttl下载器
用于下载程序到单片机
51单片机最小系统-准备
常用的最小系统电路如下
由于我用不到复位开关，故省去
准备材料如下
STC89C51单片机一个
引脚图如下
对照图如下
10μF 电容（10V或更高V）一个
此电容用于单片机复位
10KΩ电阻一个
此电阻用于给上面的10微法电容充电，电容刚开始充电时复位端为高电平，充电完成复位端由高电平变成低电平，完成单片机复位
8MHz晶振一个（手头上这个频率的晶振比较多，你也可以用其他的，但是要改本文的程序）
20-25pF电容两个
我使用了贴片的电容
普通LED和1KΩ电阻一个（这两样东西可以省略，我一开始用于测试单片机）
实验准备
8X8 LED点阵屏一个
AMS1117-3.3一个（原因后面会讲）
用于LED供电
ss8550三极管若干
我用的是贴片的ss8550，因为体积比较小
ss8550为PNP型三极管
连接
连接分两个部分，为了确保单片机功能正常
- 第一个部分先在单片机上连接一盏LED灯，用于测试程序的编译、单片机的复位电路、程序下载和IO口工作是否正常
- 第二部分开始连接8*8的LED点阵屏，并完成前言部分写的目标
第一部分的连接
先完成最小系统的连接
单片机的引脚对照图在上面已经给过了
连接测试LED
取LED和1K电阻，我这里电阻连接了LED的负极
LED正极连接到VCC，电阻连接到单片机P1.0脚，电阻用于限流，因为VCC为5V
这样连接是因为stc89c51单片机灌电流为20mA，拉电流为230uA，
如果LED正极连到P1.0脚，电阻连GND，P1.0为高电平时驱动时仅能看到LED微亮
如果LED正极连接到VCC，电阻连接到单片机P1.0脚，P1.0为低电平时LED能正常发亮，而此时灌电流为2mA，小于20mA，可行
上面所提到的计算如下：
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| 输入5V，电阻1K，LED要求为3V，则电阻要分掉2V，则
电流为U/R=（5-3）V/1000Ω=2V/1000Ω=2mA
即使LED要求2.5V，此时
电流为U/R=（5-2.5）V/1000Ω=2.5V/1000Ω=2.5mA
|
将单片机上的TX连接到USB转ttl下载器的RX，单片机上的RX连接到USB转ttl下载器的TX，GND连GND
程序编译
打开keli uvision4，新建C51项目，打开输出hex选项
编译以下程序
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| #include<reg52.h>
#include<intrins.h>
sbit D0=P1^0;
void Delay500ms()
{
unsigned char i, j, k;
i = 2;
j = 134;
k = 152;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void bliker(unsigned int times) {
unsigned int tc = 0;
while(1) {
D0 = 0;
Delay500ms();
D0 = 1;
Delay500ms();
tc++;
if (tc == times) {
break;
}
}
}
void main(void) {
bliker(3);
while (1) {
}
}
|
程序下载
打开STC-ISP，选择STC89C51RC，串口号选择你的USB转ttl下载器
点击”打开程序文件”选择位于项目目录下的Objects文件夹下的编译输出的hex文件
点击检测MCU选项，单片机VCC再接上5V
看到输出后说明单片机最小系统搭建完成
断开单片机电源后即可点击”下载/编程“，再接上电源进行程序下载
因为此单片机只有上电时才能下载
下载完成后LED将会闪烁3次
第二部分的连接
AMS1117-3.3端口实物对照如下
ss8550端口实物对照如下
按照此图连接8X8 LED点阵屏
定义如下
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| sbit D0=P1^0;
sbit D1=P1^1;
sbit D2=P1^2;
sbit D3=P1^3;
sbit D4=P1^4;
sbit D5=P1^5;
sbit D6=P1^6;
sbit D7=P1^7;
sbit D8=P3^2;
sbit E1=P2^0;
sbit E2=P2^1;
sbit E3=P2^2;
sbit E4=P2^3;
sbit E5=P2^4;
sbit E6=P2^5;
sbit E7=P2^6;
sbit E8=P2^7;
|
解释
由于手上电阻没有多少个了，所以我使用ams1117-3.3将5V降为3.3V，与ss8550三极管直接相连，三极管再与点阵屏阳极相连，省去LED的限流电阻
点阵屏的阴极统一接到单片机IO上，而三极管的基极（B极）接到单片机IO上
这样保证LED驱动电流足够，又由于3.3V低于5V，连IO到三极管基极的限流电阻都不需要，同时确保每个LED能点亮
SS8550-PNP三极管当作开关使用，单片机引脚输出低电平，三极管导通，连接在y轴
我的连接
最小系统与点阵连接
三极管连接
正面
只点亮任意一个LED
我写了一个函数用于控制多个IO
P1 = 254^0为11111110即P1.0输出为0，这里接的是测试LED的阴极，如果P1.0输出为0，LED会亮
P1 = 254^1时为255，即11111111，即0xff，即P1.0到P1.7输出为1
P1 = 254^2时为252，即11111100，即P1.0、P1.1输出为0，其它为1
P1 = 254^4为250，即11111010，即P1.0、P1.2输出为0，其它为1，以此类推
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unsigned int pow2(unsigned int n_in) {
if (n_in == 0) {
return 1;
} else {
unsigned char nnn, result_ = 1;
for (nnn=0;nnn<n_in;nnn++) {
result_ *= 2;
}
return result_;
}
}
sbit D8=P3^2;
void set_io(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char set_state) {
if (set_state < 2) {
if (x == 7) {
D8 = 1^set_state;
P1 = 0xff;
} else {
D8 = 1;
if (set_state)
P1 = 254^pow2(x+1);
else
P1 = 0xff;
}
if (set_state)
P2 = 255^pow2(7-y);
else
P2 = 0xff;
}
}
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使用时只需要指定坐标和状态，从0开始
程序编译
编译以下程序
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| #include<reg52.h>
#include<intrins.h>
sbit D0=P1^0;
unsigned int pow2(unsigned int n_in) {
if (n_in == 0) {
return 1;
} else {
unsigned char nnn, result_ = 1;
for (nnn=0;nnn<n_in;nnn++) {
result_ *= 2;
}
return result_;
}
}
sbit D8=P3^2;
void set_io(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char set_state) {
if (set_state < 2) {
if (x == 7) {
D8 = 1^set_state;
P1 = 0xff;
} else {
D8 = 1;
if (set_state)
P1 = 254^pow2(x+1);
else
P1 = 0xff;
}
if (set_state)
P2 = 255^pow2(7-y);
else
P2 = 0xff;
}
}
void Delay500ms()
{
unsigned char i, j, k;
i = 2;
j = 134;
k = 152;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void bliker(unsigned int times) {
unsigned int tc = 0;
while(1) {
D0 = 0;
Delay500ms();
D0 = 1;
Delay500ms();
tc++;
if (tc == times) {
break;
}
}
}
void main(void) {
int a,b;
bliker(3);
for (a=0;a<8;a++) {
for (b=0;b<8;b++) {
set_io(b,a,1);
Delay500ms();
}
}
set_io(0,0,0);
while (1) {
}
}
|
程序下载
下载方法与上面一致，这里不再重复
结果
正确下载后将出现下面GIF显示画面
将测试每个LED是否能够点亮
显示位图
绘制图案
打开Windows自带画图
使用”铅笔”工具绘制
我的图案
如下（很小）
保存为BMP
LED点阵展示
先对图像进行取模（使用取模软件），得到数组
需要注意，只能使用8*8分辨率的图像
在线取模
得到
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2
|
const unsigned char col[] U8X8_PROGMEM = { 0xef,0xef,0xef,0xef,0xef,0xd7,0xbb,0x7d };
|
需要改成
1
2
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const unsigned char col[] = { 0xef,0xef,0xef,0xef,0xef,0xd7,0xbb,0x7d };
|
原理
上面的col数组中存储的其实是每个LED的亮灭状态，例如0xef其实是11101111，即第四个LED亮，
颜色反转后就是00010000，即第四个LED不亮，其它都亮
程序
位图数组读取程序在此
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| void bmp_light(unsigned char data_input[], unsigned char convert) {
unsigned char i,j;
unsigned char data0 = 0;
unsigned char data1 = 0;
for (j=0;j<8;j++) {
data0 = data_input[j];
for (i=0;i<8;i++) {
if (convert)
data1=(data0&0x80)?1:0;
else
data1=(data0&0x80)?0:1;
data0 <<= 1;
if (data1)
set_io(i,j,1);
}
}
}
|
完整程序如下
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83
84
| #include<reg52.h>
#include<intrins.h>
sbit D0=P1^0;
unsigned int pow2(unsigned int n_in) {
if (n_in == 0) {
return 1;
} else {
unsigned char nnn, result_ = 1;
for (nnn=0;nnn<n_in;nnn++) {
result_ *= 2;
}
return result_;
}
}
sbit D8=P3^2;
void set_io(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char set_state) {
if (set_state < 2) {
if (x == 7) {
D8 = 1^set_state;
P1 = 0xff;
} else {
D8 = 1;
if (set_state)
P1 = 254^pow2(x+1);
else
P1 = 0xff;
}
if (set_state)
P2 = 255^pow2(7-y);
else
P2 = 0xff;
}
}
void Delay500ms()
{
unsigned char i, j, k;
i = 2;
j = 134;
k = 152;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void bmp_light(unsigned char data_input[], unsigned char convert) {
unsigned char i,j;
unsigned char data0 = 0;
unsigned char data1 = 0;
for (j=0;j<8;j++) {
data0 = data_input[j];
for (i=0;i<8;i++) {
if (convert)
data1=(data0&0x80)?1:0;
else
data1=(data0&0x80)?0:1;
data0 <<= 1;
if (data1)
set_io(i,j,1);
}
}
}
const unsigned char col[] = { 0xef,0xef,0xef,0xef,0xef,0xd7,0xbb,0x7d };
void main(void) {
bliker(3);
while (1) {
bmp_light(col, 0);
}
}
|
效果
最后
还可以弄个数字显示
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
| unsigned char num_find[10][8] = {
{0x00,0x00,0x00,0xe0,0xa0,0xa0,0xa0,0xe0},
{0x00,0x00,0x00,0x40,0xc0,0x40,0x40,0xe0},
{0x00,0x00,0x00,0xe0,0x20,0xe0,0x80,0xe0},
{0x00,0x00,0x00,0xe0,0x20,0xe0,0x20,0xe0},
{0x00,0x00,0x00,0xa0,0xa0,0xe0,0x20,0x20},
{0x00,0x00,0x00,0xe0,0x80,0xe0,0x20,0xe0},
{0x00,0x00,0x00,0xe0,0x80,0xe0,0xa0,0xe0},
{0x00,0x00,0x00,0xe0,0x20,0x20,0x20,0x20},
{0x00,0x00,0x00,0xe0,0xa0,0xe0,0xa0,0xe0},
{0x00,0x00,0x00,0xe0,0xa0,0xe0,0x20,0xe0}
};
|
在主程序加上下面代码，就能显示数字5,5可以改成0到9的任意一个
1
| bmp_light(num_find[5], 1);
|
效果如下
谢谢观看
EOF
