【51单片机】点阵LED的显示实验
点阵LED显示实验
前言
今天女朋友生日，除了礼物之外，一时想不到能给她点什么不一样的，并且奈何自己不会写诗，没办法从这方面入手。所以就用我会的方式吧。
既然最近自己琢磨琢磨单片机，也准备玩儿点阵LED的显示实验，这时我灵机一动，不如用LED做一个吧。（👈👈👈老理工男了，怎么有的女朋友？）
好，下面就来看看我是怎么做的吧。
一、环境
环境用的是Keil5编译，这是目前比较主流的单片机编译软件，支持汇编和C。其次，我用到了Proteus8软件仿真，没有自己买单片机，仿真软件的东西很全面。具体的软件操作在我的上一篇文章中有说了，这里就不再赘述。需要看软件操作的小伙伴可以参考我的这篇文章（点击阅读）。
二、硬件
这次用到的原件有80C51、MATRIX-8×8-RED、RESPACK-8，以及POWER和GROUND。
1.了解Matrix-8×8就像你需要了解女朋友
MATRIX-8×8-RED是8×8的红色LED点阵（除了红色还有其他颜色，也不止有8×8规格的），它共有16个引脚，8个阳极引脚控制列上的LED，8个阴极引脚控制行上的LED。通常我们把控制行上LED的八位二进制数称为列值，控制列的二进制称为列选信号。类似于数据与片选信号的关系。
上图就是一个matrix-8×8的LED，我们无法从外观上看出它的阴极和阳极，这时候我们就需要自己找出来。方法也很简单，就是给它加电源。当列选端口为高电平，列值为低电平时LED点亮，利用这一特点，很容易找出阴极和阳极。如下图：
我们只需要连接左边或者右边一种即可，这里为方便说明把两端都测试了一遍。打开仿真，即可观察到：
观察左边发现：上端输入高电平的列有LED发光，说明上端是阳极（列选），下端是阴极（列值）。而右边上端低电平下端高电平并没有LED亮起，佐证了刚才的结论。
进一步，我们看到阴极输入01111011，在一列中，从高到低是10000100B。发现了吗？阴极低电平时对应的LED亮起，01111011就是列值。
2、正确地连接线路就像你需要以正确的方式让她开心。
在对MATRIX8×8有了了解，测出了端口性质。接下来是连接电路。首先我们需要明确一点，80C51的P0口需要上拉电阻才能输出高电平，具体原因是80C51芯片的设计结构，在这里就不解释了（因为我也不甚了解，不献丑了。有大佬可以评论区科普一下吗？）
这里我们选用P0口做列选，用P2口作列值。于是得到如图的电路图：
其中，RESPACK-8是排阻，其八位端口接P0口，作为上拉电阻。Matrix-8×8-RED的阳极接P0口（列选），阴极接P2口（列值）。
三、软件
1、思路就是有一个给她惊喜的想法
我的设计的是先显示一颗跳动的爱心❤，然后把她的名字首字母显示出来。根据这个想法，我们就很好想到实现办法了。
- 首先，我们需要设置在开始的一段时间内让爱心跳动，再让字母轮流出现。
- 爱心怎么跳动？我们可以用一大一小的爱心交替显示表现这种效果。
- 怎么显示？点阵LED可以用动态扫描法显示，只需控制好循环就能显示图形。
下面开始编写代码：
2、头文件就是准备工作
#include <reg51.h>
int Ledcode[5][8]={ {0x0C,0x1E,0x3E,0x7C,0x7C,0x3E,0x1E,0x0C},//大爱心
{0x00,0x0C,0x1C,0x38,0x38,0x1C,0x0C,0x00},//小爱心
{0x32,0x73,0xdb,0xdb,0xdb,0xdb,0xce,0x64},//字母‘S’
{0x01,0x03,0x7f,0xff,0xc3,0xe1,0x60,0x00},//字母‘J’
{0x01,0x03,0x87,0xfc,0xfc,0x86,0x03,0x01}};//字母‘Y’
int line[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};//列选
上面的代码，因为我想显示一颗跳动的爱心，所以在这个8×8的点阵中设计了一个大爱心和一个小爱心，让大小爱心交替显示，表现出跳动的效果。
后面的字母是名字缩写。列选则是每次选择一列显示。所有这些都是我一个一个画出来再转化的列值。
- 一开始是这样的
把它整个画出来了 - 然后是这样
把列中对应的二进制数写出来，就是列值了。 - 最后，还进行了修改，这都是在看到效果后对一些细节修改了。
让大家见笑了。
3、点阵LED显示就是把想法变成现实
这里采用的是动态扫描的方式，因为每一列显示的列值都不一样，所以用动态扫描每次显示一列，只要循环的速度足够快，就能看到一幅静态的图案，这利用的是人眼的视觉暂留现象。
1）跳动爱心的代码：
int times=0；
while(times<1500){
P0=line[n];
if(times<=1000) P2=~Ledcode[0][n++];//循环显示大爱心1000次。
else P2=~Ledcode[1][n++];//小爱心再显示小爱心500次.
if(n==8) n=0;//让列值在数组中的一行循环。
times++;
delayms(1);//延时程序。
}
先循环显示大爱心约1秒，再显示小爱心0.5秒，形成一次跳动效果。需要跳动多次只需要再嵌套一层for循环即可。：
int times,n=0;
for(i=0;i<3;i++){
times=0;
while(times<1500){
P0=line[n];
if(times<=1000) P2=~Ledcode[0][n++];
else P2=~Ledcode[1][n++];
if(n==8) n=0;
times++;
delayms(1);
}
}
这样就跳动了三次。
然后，当爱心跳动了三次，就会交替显示字母。利用同样的方法就能实现。
2）显示字母的代码：
times=0;
n=0;
while(times<=6000){
P0=line[n];
if(times<=2000) P2=~Ledcode[2][n++];
else if(times>2000&×<=4000) P2=~Ledcode[3][n++];
else P2=~Ledcode[4][n++];//三个字母各显示2000次，视觉上显示了约2秒。
times++;
if(n==8) n=0;
delayms(1);
}
以上是一次的整个流程，现在需要一直循环显示，只需要再嵌套一层大的循环即可。
如下：
void main(void)
{
int i;
int n=0;
while(1){
int times;
for(i=0;i<3;i++){
times=0;
while(times<1500){
P0=line[n];
if(times<=1000) P2=~Ledcode[0][n++];
else P2=~Ledcode[1][n++];
if(n==8) n=0;
times++;
delayms(1);
}
}
times=0;
n=0;
while(times<=6000){
P0=line[n];
if(times<=2000) P2=~Ledcode[2][n++];
else if(times>2000&×<=4000) P2=~Ledcode[3][n++];
else P2=~Ledcode[4][n++];
times++;
if(n==8) n=0;
delayms(1);
}
}
}
现在主程序完成了，这也只是一个简单的小程序。但是刚才用到了延时程序，把延时程序补上就大功告成了。
void delayms(int n){
int i;
int j;
for(i=0;i<n;i++)
for(j=0;j<110;j++);
}
3）附上完整代码：
int Ledcode[5][8]={ {0x0C,0x1E,0x3E,0x7C,0x7C,0x3E,0x1E,0x0C},//大爱心的列值
{0x00,0x0C,0x1C,0x38,0x38,0x1C,0x0C,0x00},//小爱心的列值
{0x32,0x73,0xdb,0xdb,0xdb,0xdb,0xce,0x64},//字母‘S’列值
{0x01,0x03,0x7f,0xff,0xc3,0xe1,0x60,0x00},//字母‘J’列值
{0x01,0x03,0x87,0xfc,0xfc,0x86,0x03,0x01}};//字母‘Y’列值
int line[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};//列选
void delayms(int n){
int i;
int j;
for(i=0;i<n;i++)
for(j=0;j<110;j++);
}
void main(void)
{
int i;
int n=0;
while(1){
int times;
for(i=0;i<3;i++){
times=0;
while(times<1500){//显示跳动爱心
P0=line[n];
if(times<=1000) P2=~Ledcode[0][n++];//显示大爱心
else P2=~Ledcode[1][n++];//显示小爱心
if(n==8) n=0;
times++;
delayms(1);
}
}
times=0;
n=0;
while(1){//轮流显示字母
P0=line[n];
if(times<=2000) P2=~Ledcode[2][n++];//显示字母‘S’
else if(times>2000&×<=4000) P2=~Ledcode[3][n++];//显示字母‘J’
else P2=~Ledcode[4][n++];//显示字母‘Y’
times++;
if(n==8) n=0;
delayms(1);
if(times==6000) break;
}
}
}
四、效果——女朋友获得爱意，你获得女朋友
点阵太小，放大了看不清楚，所以缩小了看更能把图形显示清楚。
总结
代码很简单，程序也很简单，但是重要的是心意嘛。她还是很喜欢的，当然，女生可能对硬件是没多少兴趣的，她更注重的是显示的效果和我为了这个效果做的努力。
顺便，记录一下第一篇文章阅读破百，小萌新的激动就是这么简单。
