51 单片机外设进阶：LED 点阵屏

LED 点阵屏基础

  • 结构特点：LED 点阵屏的内部结构类似于数码管，本质上是像素点按矩阵排列。数码管可看作像素按“8”字型排列的特殊点阵。

  • 接法分类：与数码管一致，分为共阴和共阳两种接法。不同的接法决定了驱动电路的电平逻辑。

  • 显示原理：LED 点阵屏通常采用逐行或逐列扫描（动态刷新）的方式，利用人眼视觉暂留效应实现多点同时显示的视觉效果。

点阵屏主要分类

  • 按颜色：单色、双色（通过组合可显示三种颜色）、全彩屏。

  • 按像素密度：常见的有 8×8、16×16 等规格。

74HC595 移位寄存器

  • 功能概述：74HC595 是一款 8 位串行输入、并行输出的移位寄存器。它仅需 3 根控制线即可扩展出 8 根并行输出线。通过级联多片芯片，可以轻松扩展出 16 位、24 位乃至更多 IO 口。

形象理解：
可以将 74HC595 比作一把手枪：

  • SER：填入子弹（数据输入）。
  • SERCLK：控制子弹装填移位（移位寄存器时钟）。
  • QH’：多余子弹溢出位（用于级联下一片芯片）。
  • RCLK：锁存并清空弹夹（存储寄存器时钟，将数据输出到引脚）。

开发要点：
要注意 J24 模块的 GND 端连接，并使用文字取模软件生成显示代码。

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/* LED 点阵屏动画显示示例 - main.c */
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "MatrixLED.h"

// 动画取模数组。使用 code 关键字将数据强制存储在 Flash 中以节省 RAM
unsigned char code Animation[]= {
    0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
    0x00,0xFE,0x90,0x98,0x64,0x02,0x00,0x02,
    0x0C,0x30,0xD0,0x30,0x0C,0x02,0x00,0xFE,
    0x80,0x70,0x1C,0x02,0xFE,0x00,0xFE,0x82,
    0x82,0x44,0x38,0x00,0x7C,0x82,0x82,0x82,
    0x7C,0x00,0xFE,0x02,0x02,0x02,0x00,0xFE,
    0x90,0x90,0x80,0x00,0xFE,0x02,0x02,0x02,
    0x00,0xFC,0x02,0x02,0x02,0xFC,0x00,0x7C,
    0x82,0x82,0x82,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,
    0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
};

void main() {
    unsigned char i = 0, Offset = 0, Count = 0;
    MatrixLED_Init(); // 初始化点阵屏
    
    while(1) {
        // 逐列扫描显示当前偏移量下的 8 列数据
        for (i = 0; i < 8; i++) {
            MatrixLED_ShowColumn(i, Animation[i + Offset]);
        }
        
        Count++;
        // 注意：此处不使用标准 Delay 延时，否则会导致扫描闪烁
        if(Count > 10) {
            Count = 0;
            Offset++; // 移动动画窗口
            if(Offset > 72) // 边界检查防止数组越界
                Offset = 0;
        }
    }
}

* MatrixLED.c *\

include

include “Delay.h”

sbit RCK = P3^5 ; //RCLK,取P3第5位
sbit SCK = P3^6; //SRCLK,取P3第6位
sbit SER = P3^4 ; //SER,取P3第4位

define MATRIX_LED_PORT P0 //LED显示寄存器

void _74HC595_WriteByte(unsigned char Byte)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++) { SER=Byte&(0x80>>i); //从高位向低位写入
SCK=1; //上升延移位
SCK=0; //软件复位
}
RCK=1; //锁存
RCK=0; //软件复位
}

void MatrixLED_ShowColumn(unsigned char Column,Data)
{
_74HC595_WriteByte(Data); // 写入并锁存
MATRIX_LED_PORT=~(0x80>>Column); // 选择列写入
Delay(1);
MATRIX_LED_PORT=0xFF;
}

void MatrixLED_Init() //初始化
{
SCK=0;
RCK=0;
}
* MatrixLED.c *\

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### DS1302实时时钟



- DS1302是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能
- RTC(Real Time Clock)：实时时钟，是一种集成电路，通常称为时钟芯片

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{% asset_img e01b7c2afd37876c99d9eb5fcff72b06.png image-20240227192928469 %}

- DS1302 涓流充电计时芯片包含一个实时时钟/日历和 31 字节的静态 RAM.通过简单的串行通信。

- 与时钟/RAM 通讯只需要三根线: CE, I/O (数据线), and SCLK (串行时钟). 数据输出输入时钟/RAM 一次1字节或者在脉冲串中多达 31 字节. 

  

  

{% asset_img 907ed3748ce357076eab12d9cfa0e691.png image-20240227195752523 %}





{% asset_img 0cbb26fcce6ac5329df503b5e58981db.png image-20240227200002026 %}

- I/O口电平由命令字和数据组成
- CE：操作使能
- 根据第一位判断是写入还是读出
- SCLK：上升沿，I/O口电平被写入。下降沿，DS1302输出数据。
- 读比写少一个周期
- 输出为`BCD码`,每相邻数字只有一位不同
  - DEC=BCD/16*10+BCD%16; （2位BCD）*
  - *BCD=DEC/10*16+DEC%10; （2位BCD）



从这开始就不写全部代码了（懒的敲yes！），主要写写思路：

通过定义一个数组来存储时间，修改时间也是通过修改时间数组来实现。通过`Timeshow()`来更新时间数组，通过`TimeSet()`来设置时间。通过`DS1302_SetTime()`将时间数组的更新写入时钟。

```c
//通过按键设置mode值，然后就调用对应函数
while(1)
	{
		KeyNum=Key();//读取键码
		if(KeyNum==1)//按键1按下
		{
			if(MODE==0){MODE=1;TimeSetSelect=0;}//功能切换
			else if(MODE==1){MODE=0;DS1302_SetTime();}
		}
		switch(MODE)//根据不同的功能执行不同的函数
		{
			case 0:TimeShow();break;
			case 1:TimeSet();break;
		}
	}
}

//每次TimeSetFlashFlag为1就熄灭，TimeSetFlashFlag每隔固定时间取反。
if(TimeSetSelect==0 && TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(1,1,"  ");}
	else {LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);}

蜂鸣器