李宗瑛

摘要：以國產(chǎn)STC89C52單片機(jī)為核心，控制8×8 LED點(diǎn)陣顯示數(shù)字與簡單圖形。按照總體方案設(shè)計(jì)，硬件單元設(shè)計(jì)，應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，固化與脫機(jī)運(yùn)行的單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)流程進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；74HC595；8×8點(diǎn)陣

中圖分類號：TN873 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0017-02

8×8點(diǎn)陣模塊是構(gòu)成LED點(diǎn)陣顯示屏的基本單元，掌握了8×8點(diǎn)陣的工作原理、硬件制作及C51編程方法，能更好地使用單片機(jī)控制8×16、16×16及16×64等更大規(guī)模的點(diǎn)陣進(jìn)行顯示。

1 總體方案設(shè)計(jì)

方案一：利用STC89C52單片機(jī)的2個(gè)8位并行I/O口分別控制8×8點(diǎn)陣的8行與8列，點(diǎn)陣的行與列引腳收到單片機(jī)發(fā)出的0或1信號，從而點(diǎn)亮對應(yīng)位置的LED。

方案二：由于STC89C52單片機(jī)上的I/O接口數(shù)量有限，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，對單片機(jī)的I/O接口進(jìn)行擴(kuò)展，以此來增強(qiáng)其輸出能力[1]。

方案一的電路工作原理簡單，但占用較多單片機(jī)I/O引腳。方案二不但節(jié)省I/O引腳，還能提高單片機(jī)的驅(qū)動能力，但電路連線比方案一復(fù)雜。經(jīng)過比較，選擇方案二，利用2片74HC595芯片分別驅(qū)動8×8點(diǎn)陣的行與列。

2 單片機(jī)控制8×8LED點(diǎn)陣的工作原理

74HC595是一個(gè)8位串行輸入、并行輸出的位移緩存器，既能鎖存，也能移位寄存。本設(shè)計(jì)中，用單片機(jī)P3.4引腳控制第1個(gè)74HC595的14引腳（SDATA），用P3.5引腳控制74HC595的12引腳（STCLK），用P3.6引腳控制74HC595的11引腳（SHCLK），即用單片機(jī)的3個(gè)I/O引腳控制74HC595的3個(gè)引腳，就可以驅(qū)動8×8點(diǎn)陣進(jìn)行顯示。

從圖1中可以看出，兩個(gè)74HC595公用時(shí)鐘信號，所以第1個(gè)74HC595的12引腳與第2個(gè)74HC595的12引腳相連，第1個(gè)74HC595的11引腳與第2個(gè)74HC595的11引腳相連。單片機(jī)通過P3.4引腳將8位數(shù)據(jù)依次串行發(fā)送給第1個(gè)74HC595的數(shù)據(jù)端14引腳。單片機(jī)P3.6引腳每做出一個(gè)脈沖，14引腳收到的1位數(shù)據(jù)進(jìn)行移位，直到第1個(gè)74HC595的Q0-Q7存滿了8位數(shù)據(jù)，當(dāng)多于8位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)就通過第1個(gè)74HC595的9引腳（SOUT）串行進(jìn)入到第2個(gè)74HC595的14引腳。要將第1個(gè)74HC595的Q0-Q7數(shù)據(jù)依次串行送入第2個(gè)74HC595的Q0-Q7（a-h），用于控制點(diǎn)陣的8列，再由單片機(jī)串行輸入數(shù)據(jù)至第1個(gè)74HC595的Q0-Q7（A-H），用于控制點(diǎn)陣的8行，直至兩個(gè)74HC595 都鎖存了8位數(shù)據(jù)，此時(shí)，通過P3.5引腳輸出一個(gè)脈沖，使得兩個(gè)74HC595鎖存的8位數(shù)據(jù)全部并行輸出，與此同時(shí)，點(diǎn)陣模塊通過相應(yīng)的電平信號將點(diǎn)陣燈點(diǎn)亮，即可達(dá)到顯示效果，可以顯示文字、數(shù)據(jù)或者圖像[2]。

總之，當(dāng)數(shù)據(jù)移位時(shí)，可以保持鎖存器輸出的數(shù)據(jù)不改變，等所有8位數(shù)據(jù)全部串入完成移位操作后，一次性的將數(shù)據(jù)打入鎖存器中，從而實(shí)現(xiàn)了并行輸出的同步改變[3]。

3 應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試

在整個(gè)C51程序中摘取部分程序，74HC595的串行輸入與并行輸出的程序如下所示：

sbit SER= P3^4； //串行數(shù)據(jù)輸入，對應(yīng)74HC595的14腳SDATA

sbit SH_CK = P3^6；//移位寄存器時(shí)鐘輸入，對應(yīng)74HC595的11腳SHCLK

sbit ST_CK = P3^5；//存儲寄存器時(shí)鐘輸入，對應(yīng)74HC595的12腳STCLK

void Ser_IN（uchar Data）//串行數(shù)據(jù)輸入

上段程序中，通過一個(gè)for（i=0；i<8；i++）來存儲數(shù)據(jù)，假設(shè)單片機(jī)要發(fā)送Data 為10101101的8位數(shù)據(jù)，i=0時(shí)，執(zhí)行語句SER=Data&0x80；后，單片機(jī)首先通過P3^4發(fā)送位于最高位的1給第1個(gè)74HC595的14引腳，再給Q0。當(dāng)SH_CK=1；時(shí)，數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位，即Q0的數(shù)據(jù)1移位給Q1。for（i=0；i<8；i++）循環(huán)8次，數(shù)據(jù)按照Q0->Q1->Q2-->Q3-->...-->Q7進(jìn)行移位，當(dāng)8位數(shù)據(jù)移位結(jié)束時(shí)Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0分別為10101101。此時(shí)，讓ST_CK=1；則74HC595同時(shí)輸出8位數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

LED顯示屏在現(xiàn)代生活中應(yīng)用廣泛，掌握單片機(jī)控制LED顯示屏成為必然要求，要理解74HC595如何驅(qū)動8×8點(diǎn)陣，多練習(xí)軟件編程的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]李鵬程.LED顯示屏技術(shù)與控制系統(tǒng)研究[J].無線互聯(lián)科技，2017，（15）：67-68.

[2]程垚，張向陽，孔令楊等.基于MCS51單片機(jī)的大屏幕廣告顯示牌設(shè)計(jì)[J].科技廣場，2017（5）：77-80.

[3]周克輝.基于單片機(jī)的自動計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2015，42（3）：34-36.