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51单片机嵌入式开发：20、STC89C52R基于C51嵌入式点阵广告屏的设计

news 文章来源：https://blog.csdn.net/sinat_30943509/article/details/140750106 2024/9/19 10:47:34

STC89C52R基于C51嵌入式点阵广告屏的设计

1 概述
2 LED点阵介绍
- 2.1 特点和优势
- 2.2 工作原理：
- 2.3 使用方法：
3 LED点阵原理
- 3.1 Led点阵内部电路
- 3.2 原理图电路
- 3.3 74HC595
4 软件实现点阵图案的滑动
- 4.1 软件工程代码
- 4.2 Protues仿真
5 总结

配套示例程序

在这里插入图片描述

1 概述

LED点阵广告牌是利用LED点阵技术制作的大型显示屏，通常用于户外广告、商业宣传、活动展示等场合。

2 LED点阵介绍

8x8 LED点阵是一种常见的LED显示器件，通常由64个LED灯组成，排列成一个8行8列的矩阵。每个LED灯可以独立控制，因此可以通过控制不同的灯来显示各种图案、数字和字母。

2.1 特点和优势

灵活性：每个LED灯都可以独立控制，使得点阵显示器具有很高的灵活性，可以显示各种自定义图案和动画效果。
低功耗：LED点阵采用LED作为发光元件，功耗低，适合长时间工作。
易于控制：通过微控制器或驱动芯片，可以方便地控制整个点阵的显示内容。
广泛应用：LED点阵广泛应用于计时器、温度计、电子钟、信息显示牌、小型游戏等领域。

2.2 工作原理：

每列LED的阳极连接在一起，形成一组，每行LED的阴极连接在一起，形成一组。
控制时，逐行输出低电平，同时将要点亮的列输出高电平。循环扫描这些行和列，就能实现LED的点亮和熄灭。

2.3 使用方法：

通过微控制器（比如51单片机、Arduino等）来控制LED点阵的显示内容。
编写控制程序，根据需要显示的图案、字母或数字，设置每个LED的状态，实现所需的显示效果。

3 LED点阵原理

3.1 Led点阵内部电路

8x8LED点阵内部结构图如下，这两种图片只是接法不同，要点亮LED，左图需要行置为高电平，列置为低电平；右图则需要行置为低电平，列置为高电平。

8x8LED点阵内部结构图

8x8点阵共由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，当对应的某一行置高电平，某一列置低电平，则相应的二极管将点亮。

比如对于左图，如果要将第一个点点亮，则将第一行的⑨脚接高电平，第一列的13脚接低电平，第一个点就会点亮；如果要将第一行点亮，则第一行的⑨脚接高电平，所有列(13、3、4、10、6、11、15、16脚)接低电平，第一行就会点亮；如果要将第一列点亮，则第一列的13脚接低电平，所有行(9、14、8、12、1、7、2、5脚)接高电平，第一列就会点亮；如果要将对角线点亮，可以动态显示，首先点亮第一个点，然后点亮第2行第2列的点…这样依次循环点亮，就可以显示对角线的点。

在这里插入图片描述

如果要显示数字或字符，在需要的位置点亮，比如显示0(如下)，可以循环点亮如下位置的LED。

3.2 原理图电路

仿真电路：

在这里插入图片描述

我们调整点阵的位置使其横着摆放。

在这里插入图片描述

3.3 74HC595

74HC595 概述
74HC595 是一款常用的 8 位串行输入并行输出移位寄存器。它可以将串行输入的数据转换为并行输出，广泛应用于 LED 显示、数码管驱动等场合。74HC595 具有 8 个并行输出接口，可以通过串行方式控制多个 74HC595 级联使用。
74HC595 引脚配置
74HC595 总共有 16 个引脚，每个引脚的功能如下：
Q0 ~ Q7（引脚 15, 1-7）：并行输出位。
DS（引脚 14）：数据输入（串行输入）。
OE（引脚 13）：输出使能（低电平有效）。
STCP（引脚 12）：存储寄存器时钟输入（上升沿触发）。
SHCP（引脚 11）：移位寄存器时钟输入（上升沿触发）。
MR（引脚 10）：主复位（低电平复位）。
Q7’（引脚 9）：串行输出。
Vcc（引脚 16）：电源正极。
GND（引脚 8）：电源负极。
74HC595 工作原理
74HC595 包含两个寄存器：移位寄存器和存储寄存器。数据首先被写入移位寄存器，然后通过锁存操作将移位寄存器的内容传输到存储寄存器，以实现并行输出。
数据输入
数据通过 DS 引脚串行输入，每当 SHCP 引脚收到一个上升沿时，移位寄存器中的数据会左移一位，新数据位被移入 Q0。通过连续的时钟脉冲，可以依次将 8 位数据写入移位寄存器。
数据锁存
完成数据输入后，通过在 STCP 引脚上产生一个上升沿脉冲，将移位寄存器的数据传输到存储寄存器，从而更新并行输出的状态。
输出使能
OE 引脚用于控制并行输出的使能状态。当 OE 为低电平时，并行输出有效；当 OE 为高电平时，并行输出被禁用。

在这里插入图片描述

通讯时序图：

在这里插入图片描述

一个驱动74HC595的标准函数：

sbit DS = P1^0; // Data Input 
sbit SHCP = P1^1; // Shift Clock 
sbit STCP = P1^2; // Store Clock 
void HC595SendByte(unsigned char dat) 
{ 
unsigned char i; 
for(i = 0; i < 8; i++) 
{ 
DS = dat & 0x80; // 从高位到低位发送数据 
SHCP = 0; 
dat = dat << 1; 
SHCP = 1; 
} 
STCP = 0; 
STCP = 1; 
}

4 软件实现点阵图案的滑动

4.1 软件工程代码

//main.c文件

#include "includes.h"/******************************************************************/
/*                    微秒延时函数  //10us                         */
/******************************************************************/
void delay_us(unsigned int us)//delay us
{while(us--){}
}/******************************************************************/
/*                    微秒延时函数                                */
/******************************************************************/
void delay_ms(unsigned int Ms)//delay us
{while(Ms--){delay_us(100);}
}sbit DS = P2^6;  // Data Input
sbit SHCP = P2^7;  // Shift Clock
sbit STCP = P2^5;  // Store Clockvoid HC595SendByte(unsigned char dat) {unsigned char i;for(i = 0; i < 8; i++) {DS = dat & 0x80;  // 从高位到低位发送数据SHCP = 0;dat = dat << 1;SHCP = 1;}STCP = 0;STCP = 1;
}//	P2 = 0xFF;	//代表列 发光二级管的负端
//	P0 = 0x00;	//代表行 发光二级管的正端
//	
#define rowp P0
#define colp P2
//0-9字模
code unsigned char disp[][8]={
{0x0c,0x12,0x22,0x44,0x22,0x12,0x0c,0x00},//?
{0x00,0x00,0x3e,0x41,0x41,0x3e,0x00,0x00},//0
{0x00,0x40,0x44,0x7e,0x7f,0x40,0x40,0x00},//1
{0x00,0x00,0x66,0x51,0x49,0x46,0x00,0x00},//2
{0x00,0x00,0x22,0x41,0x49,0x36,0x00,0x00},//3
{0x00,0x10,0x1c,0x13,0x7c,0x7c,0x10,0x00},//4
{0x00,0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00},//5
{0x00,0x00,0x3e,0x49,0x49,0x32,0x00,0x00},//6
{0x00,0x03,0x01,0x71,0x79,0x07,0x03,0x00},//7
{0x00,0x00,0x36,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00},//8
{0x00,0x00,0x26,0x49,0x49,0x3e,0x00,0x00},//9
};// 定义字符模式数组
code unsigned char charPatterns[8] = {0x0c,0x12,0x22,0x44,0x22,0x12,0x0c,0x00//0x18, 0x24, 0x42, 0x81, 0x42, 0x24, 0x18, 0x00
};/*------------------------------------------------主函数
------------------------------------------------*/
void main (void)
{unsigned char i, j,m,n;unsigned char displayData[88] = {0}; // 初始化显示数据for (i = 0; i < 88; i++) //行的数组更新{displayData[i] = disp[i/8][i%8];}delay_ms(2);P20 = 0;P21 = 0;P22 = 0;P23 = 0;while (1){// 滚动效果for (j = 0; j < 88; j++) {for (i = 0; i < 88; i++) //行的数组更新{n = i+1;if(n>=88){n -= 88;}displayData[i] = displayData[n];}// 逐行扫描点阵屏for(m=0;m<20;m++){for (i = 0; i < 32; i++){P2 &= 0xF0;P2 |= ~(1<<(i/8));HC595SendByte(~(1 << (i%8)));P0 = displayData[i]; // 发送数据}}for (i = 0; i < 32; i++){P2 &= 0xF0;P2 |= ~(1<<(i/8));HC595SendByte(~(1 << (i%8)));P0 = 0x00; // 发送数据}}}
}/*// 滚动效果for (j = 0; j < 8; j++) {for (i = 0; i < 8; i++) {displayData[i] = (displayData[i] << 1) | (charPatterns[i] >> (7 - j));}// 逐行扫描点阵屏for(m=0;m<20;m++){for (i = 0; i < 8; i++){//P2 = ~(1 << i); // 控制点阵屏的行HC595SendByte(~(1 << i));P0 = displayData[i]; // 发送数据delay_ms(1); // 延时//P0 = 0x00; // 清空数据}//delay_ms(500); // 控制滚动速度}for (i = 0; i < 8; i++){//P2 = ~(1 << i); // 控制点阵屏的行HC595SendByte(~(1 << i));P0 = 0x00; // 发送数据delay_ms(1); // 延时//P0 = 0x00; // 清空数据}}}
*/

//includes.h文件

#ifndef __INCLUDES_H__
#define __INCLUDES_H__//#include<reg52.h> #include<intrins.h> //汇编指令_nop_
#include<stdio.h> 	//标准输入输出//_nop_(); 产生一条NOP指令
//作用：对于延时很短的，要求在us级的，采用“_nop_”函数，这个函数相当汇编NOP指令，延时几微秒。
//NOP指令为单周期指令，可由晶振频率算出延时时间。//8051 为每个机器周期 12 时钟
//对于12M晶振，延时1uS。
//11.0592M晶振，延时1.0851uS。//对于延时比较长的，要求在大于10us，采用C51中的循环语句来实现。//包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义
#include "STC89C5xRC_RDP.h"//应用层头文件
//#include "c51_gpio.h"
//#include "c51_ledtube.h"
//#include "c51_key.h"
//#include "c51_timer.h"
//#include "c51_exit.h"
//#include "c51_lcd1602.h"
//#include "c51_iic.h"
//#include "c51_tx1838.h"
//#include "c51_uart.h"
//#include "c51_28byj48.h"
//#include "c51_ds1302.h"extern void delay_us(unsigned int us);//delay us;
extern void delay_ms(unsigned int Ms);//delay Ms;#endif

$NOMOD51
;------------------------------------------------------------------------------
;  This file is part of the C51 Compiler package
;  Copyright (c) 1988-2002 Keil Elektronik GmbH and Keil Software, Inc.
;------------------------------------------------------------------------------
;  STARTUP.A51:  This code is executed after processor reset.
;
;  To translate this file use A51 with the following invocation:
;
;     A51 STARTUP.A51
;
;  To link the modified STARTUP.OBJ file to your application use the following
;  BL51 invocation:
;
;     BL51 <your object file list>, STARTUP.OBJ <controls>
;
;------------------------------------------------------------------------------
;
;  User-defined Power-On Initialization of Memory
;
;  With the following EQU statements the initialization of memory
;  at processor reset can be defined:
;
;               ; the absolute start-address of IDATA memory is always 0
IDATALEN        EQU     80H     ; the length of IDATA memory in bytes.
;
XDATASTART      EQU     0H      ; the absolute start-address of XDATA memory
XDATALEN        EQU     0H      ; the length of XDATA memory in bytes.
;
PDATASTART      EQU     0H      ; the absolute start-address of PDATA memory
PDATALEN        EQU     0H      ; the length of PDATA memory in bytes.
;
;  Notes:  The IDATA space overlaps physically the DATA and BIT areas of the
;          8051 CPU. At minimum the memory space occupied from the C51 
;          run-time routines must be set to zero.
;------------------------------------------------------------------------------
;
;  Reentrant Stack Initilization
;
;  The following EQU statements define the stack pointer for reentrant
;  functions and initialized it:
;
;  Stack Space for reentrant functions in the SMALL model.
IBPSTACK        EQU     0       ; set to 1 if small reentrant is used.
IBPSTACKTOP     EQU     0FFH+1  ; set top of stack to highest location+1.
;
;  Stack Space for reentrant functions in the LARGE model.      
XBPSTACK        EQU     0       ; set to 1 if large reentrant is used.
XBPSTACKTOP     EQU     0FFFFH+1; set top of stack to highest location+1.
;
;  Stack Space for reentrant functions in the COMPACT model.    
PBPSTACK        EQU     0       ; set to 1 if compact reentrant is used.
PBPSTACKTOP     EQU     0FFFFH+1; set top of stack to highest location+1.
;
;------------------------------------------------------------------------------
;
;  Page Definition for Using the Compact Model with 64 KByte xdata RAM
;
;  The following EQU statements define the xdata page used for pdata
;  variables. The EQU PPAGE must conform with the PPAGE control used
;  in the linker invocation.
;
PPAGEENABLE     EQU     0       ; set to 1 if pdata object are used.
;
PPAGE           EQU     0       ; define PPAGE number.
;
PPAGE_SFR       DATA    0A0H    ; SFR that supplies uppermost address byte
;               (most 8051 variants use P2 as uppermost address byte)
;
;------------------------------------------------------------------------------; Standard SFR Symbols 
ACC     DATA    0E0H
B       DATA    0F0H
SP      DATA    81H
DPL     DATA    82H
DPH     DATA    83HNAME    ?C_STARTUP?C_C51STARTUP   SEGMENT   CODE
?STACK          SEGMENT   IDATARSEG    ?STACKDS      1EXTRN CODE (?C_START)PUBLIC  ?C_STARTUPCSEG    AT      0
?C_STARTUP:     LJMP    STARTUP1RSEG    ?C_C51STARTUPSTARTUP1:IF IDATALEN <> 0MOV     R0,#IDATALEN - 1CLR     A
IDATALOOP:      MOV     @R0,ADJNZ    R0,IDATALOOP
ENDIFIF XDATALEN <> 0MOV     DPTR,#XDATASTARTMOV     R7,#LOW (XDATALEN)IF (LOW (XDATALEN)) <> 0MOV     R6,#(HIGH (XDATALEN)) +1ELSEMOV     R6,#HIGH (XDATALEN)ENDIFCLR     A
XDATALOOP:      MOVX    @DPTR,AINC     DPTRDJNZ    R7,XDATALOOPDJNZ    R6,XDATALOOP
ENDIFIF PPAGEENABLE <> 0MOV     PPAGE_SFR,#PPAGE
ENDIFIF PDATALEN <> 0MOV     R0,#LOW (PDATASTART)MOV     R7,#LOW (PDATALEN)CLR     A
PDATALOOP:      MOVX    @R0,AINC     R0DJNZ    R7,PDATALOOP
ENDIFIF IBPSTACK <> 0
EXTRN DATA (?C_IBP)MOV     ?C_IBP,#LOW IBPSTACKTOP
ENDIFIF XBPSTACK <> 0
EXTRN DATA (?C_XBP)MOV     ?C_XBP,#HIGH XBPSTACKTOPMOV     ?C_XBP+1,#LOW XBPSTACKTOP
ENDIFIF PBPSTACK <> 0
EXTRN DATA (?C_PBP)MOV     ?C_PBP,#LOW PBPSTACKTOP
ENDIFMOV     SP,#?STACK-1
; This code is required if you use L51_BANK.A51 with Banking Mode 4
; EXTRN CODE (?B_SWITCH0)
;               CALL    ?B_SWITCH0      ; init bank mechanism to code bank 0LJMP    ?C_STARTEND

#ifndef STC89C5xRC_RDP_H

#define __STC89C5xRC_RDP_H__///包含本头文件后,不用另外再包含"REG51.H"sfr         P0          =           0x80;sbit    P00         =           P0^0;sbit    P01         =           P0^1;sbit    P02         =           P0^2;sbit    P03         =           P0^3;sbit    P04         =           P0^4;sbit    P05         =           P0^5;sbit    P06         =           P0^6;sbit    P07         =           P0^7;sfr         SP          =           0x81;
sfr         DPL         =           0x82;
sfr         DPH         =           0x83;
sfr         PCON        =           0x87;sfr         TCON        =           0x88;sbit    TF1         =           TCON^7;sbit    TR1         =           TCON^6;sbit    TF0         =           TCON^5;sbit    TR0         =           TCON^4;sbit    IE1         =           TCON^3;sbit    IT1         =           TCON^2;sbit    IE0         =           TCON^1;sbit    IT0         =           TCON^0;sfr         TMOD        =           0x89;
sfr         TL0         =           0x8A;
sfr         TL1         =           0x8B;
sfr         TH0         =           0x8C;
sfr         TH1         =           0x8D;
sfr         AUXR        =           0x8E;sfr         P1          =           0x90;sbit    P10         =           P1^0;sbit    P11         =           P1^1;sbit    P12         =           P1^2;sbit    P13         =           P1^3;sbit    P14         =           P1^4;sbit    P15         =           P1^5;sbit    P16         =           P1^6;sbit    P17         =           P1^7;sbit    T2EX        =           P1^1;sbit    T2          =           P1^0;sfr         SCON        =           0x98;sbit    SM0         =           SCON^7;sbit    SM1         =           SCON^6;sbit    SM2         =           SCON^5;sbit    REN         =           SCON^4;sbit    TB8         =           SCON^3;sbit    RB8         =           SCON^2;sbit    TI          =           SCON^1;sbit    RI          =           SCON^0;sfr         SBUF        =           0x99;sfr         P2          =           0xA0;sbit    P20         =           P2^0;sbit    P21         =           P2^1;sbit    P22         =           P2^2;sbit    P23         =           P2^3;sbit    P24         =           P2^4;sbit    P25         =           P2^5;sbit    P26         =           P2^6;sbit    P27         =           P2^7;sfr         AUXR1       =           0xA2;sfr         IE          =           0xA8;sbit    EA          =           IE^7;sbit    EC          =           IE^6;sbit    ET2         =           IE^5;sbit    ES          =           IE^4;sbit    ET1         =           IE^3;sbit    EX1         =           IE^2;sbit    ET0         =           IE^1;sbit    EX0         =           IE^0;sfr         SADDR       =           0xA9;sfr         P3          =           0xB0;sbit    P30         =           P3^0;sbit    P31         =           P3^1;sbit    P32         =           P3^2;sbit    P33         =           P3^3;sbit    P34         =           P3^4;sbit    P35         =           P3^5;sbit    P36         =           P3^6;sbit    P37         =           P3^7;sbit    RD          =           P3^7;sbit    WR          =           P3^6;sbit    T1          =           P3^5;sbit    T0          =           P3^4;sbit    INT1        =           P3^3;sbit    INT0        =           P3^2;sbit    TXD         =           P3^1;sbit    RXD         =           P3^0;sfr         IPH         =           0xB7;
sfr         IP          =           0xB8;sbit    PT2         =           IP^5;sbit    PS          =           IP^4;sbit    PT1         =           IP^3;sbit    PX1         =           IP^2;sbit    PT0         =           IP^1;sbit    PX0         =           IP^0;sfr         SADEN       =           0xB9;sfr         XICON       =           0xC0;sbit    PX3         =           XICON^7;sbit    EX3         =           XICON^6;sbit    IE3         =           XICON^5;sbit    IT3         =           XICON^4;sbit    PX2         =           XICON^3;sbit    EX2         =           XICON^2;sbit    IE2         =           XICON^1;sbit    IT2         =           XICON^0;sfr         T2CON       =           0xC8;sbit    TF2         =           T2CON^7;sbit    EXF2        =           T2CON^6;sbit    RCLK        =           T2CON^5;sbit    TCLK        =           T2CON^4;sbit    EXEN2       =           T2CON^3;sbit    TR2         =           T2CON^2;sbit    C_T2        =           T2CON^1;sbit    CP_RL2      =           T2CON^0;sfr         T2MOD       =           0xC9;
sfr         RCAP2L      =           0xCA;
sfr         RCAP2H      =           0xCB;
sfr         TL2         =           0xCC;
sfr         TH2         =           0xCD;sfr         PSW         =           0xD0;sbit    CY          =           PSW^7;sbit    AC          =           PSW^6;sbit    F0          =           PSW^5;sbit    RS1         =           PSW^4;sbit    RS0         =           PSW^3;sbit    OV          =           PSW^2;sbit    F1          =           PSW^1;sbit    P           =           PSW^0;sfr         ACC         =           0xE0;sfr         WDT_CONTR   =           0xE1;
sfr         ISP_DATA    =           0xE2;
sfr         ISP_ADDRH   =           0xE3;
sfr         ISP_ADDRL   =           0xE4;
sfr         ISP_CMD     =           0xE5;
sfr         ISP_TRIG    =           0xE6;
sfr         ISP_CONTR   =           0xE7;sfr         P4          =           0xE8;sbit    P40         =           P4^0;sbit    P41         =           P4^1;sbit    P42         =           P4^2;sbit    P43         =           P4^3;sbit    P44         =           P4^4;sbit    P45         =           P4^5;sbit    P46         =           P4^6;sbit    P47         =           P4^7;sfr         B           =           0xF0;/#endif

4.2 Protues仿真

Led点阵屏上数字一直扫描移动，在实际应用时也是扫描移动显示。

在这里插入图片描述

配套示例程序

5 总结

LED点阵广告牌作为一种现代化、高效能的广告展示工具，已经成为城市景观、商业广告和活动展示中不可或缺的一部分。其高亮度、高清晰度和多功能性使其在各种场合中展现出色彩斑斓的效果，吸引眼球、传递信息。
商业广告牌：用于商业广告、品牌宣传、产品推广等。
交通指示牌：用于道路交通指示、公共交通站点显示等。
活动场馆广告：用于体育场馆、演艺场所、会展中心等的广告宣传和信息展示。
城市景观工程：用于城市建筑、广场、公园等的景观照明和信息展示。
活动现场背景：用于大型活动现场的背景布置和互动展示。

配套示例程序

STC89C52R基于C51嵌入式点阵广告屏的设计

1 概述

2 LED点阵介绍

2.1 特点和优势

2.2 工作原理：

2.3 使用方法：

3 LED点阵原理

3.1 Led点阵内部电路

3.2 原理图电路

3.3 74HC595

4 软件实现点阵图案的滑动

4.1 软件工程代码

4.2 Protues仿真

5 总结

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