STC89C52單片機控制8×8LED點陣系統的設計

李宗瑛

摘要：以國產STC89C52單片機為核心，控制8×8 LED點陣顯示數字與簡單圖形。按照總體方案設計，硬件單元設計，應用程序設計，固化與脫機運行的單片機系統開發流程進行闡述。

關鍵詞：單片機；74HC595；8×8點陣

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

8×8點陣模塊是構成LED點陣顯示屏的基本單元，掌握了8×8點陣的工作原理、硬件制作及C51編程方法，能更好地使用單片機控制8×16、16×16及16×64等更大規模的點陣進行顯示。

1 總體方案設計

方案一：利用STC89C52單片機的2個8位并行I/O口分別控制8×8點陣的8行與8列，點陣的行與列引腳收到單片機發出的0或1信號，從而點亮對應位置的LED。

方案二：由于STC89C52單片機上的I/O接口數量有限，在系統設計過程中，對單片機的I/O接口進行擴展，以此來增強其輸出能力[1]。

方案一的電路工作原理簡單，但占用較多單片機I/O引腳。方案二不但節省I/O引腳，還能提高單片機的驅動能力，但電路連線比方案一復雜。經過比較，選擇方案二，利用2片74HC595芯片分別驅動8×8點陣的行與列。

2 單片機控制8×8LED點陣的工作原理

74HC595是一個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。本設計中，用單片機P3.4引腳控制第1個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），即用單片機的3個I/O引腳控制74HC595的3個引腳，就可以驅動8×8點陣進行顯示。

從圖1中可以看出，兩個74HC595公用時鐘信號，所以第1個74HC595的12引腳與第2個74HC595的12引腳相連，第1個74HC595的11引腳與第2個74HC595的11引腳相連。單片機通過P3.4引腳將8位數據依次串行發送給第1個74HC595的數據端14引腳。單片機P3.6引腳每做出一個脈沖，14引腳收到的1位數據進行移位，直到第1個74HC595的Q0-Q7存滿了8位數據，當多于8位數據，數據就通過第1個74HC595的9引腳（SOUT）串行進入到第2個74HC595的14引腳。要將第1個74HC595的Q0-Q7數據依次串行送入第2個74HC595的Q0-Q7（a-h），用于控制點陣的8列，再由單片機串行輸入數據至第1個74HC595的Q0-Q7（A-H），用于控制點陣的8行，直至兩個74HC595 都鎖存了8位數據，此時，通過P3.5引腳輸出一個脈沖，使得兩個74HC595鎖存的8位數據全部并行輸出，與此同時，點陣模塊通過相應的電平信號將點陣燈點亮，即可達到顯示效果，可以顯示文字、數據或者圖像[2]。

總之，當數據移位時，可以保持鎖存器輸出的數據不改變，等所有8位數據全部串入完成移位操作后，一次性的將數據打入鎖存器中，從而實現了并行輸出的同步改變[3]。

3 應用程序的設計與調試

在整個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； //串行數據輸入，對應74HC595的14腳SDATA

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

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

void Ser_IN（uchar Data）//串行數據輸入

上段程序中，通過一個for（i=0；i<8；i++）來存儲數據，假設單片機要發送Data 為10101101的8位數據，i=0時，執行語句SER=Data&0x80；后，單片機首先通過P3^4發送位于最高位的1給第1個74HC595的14引腳，再給Q0。當SH_CK=1；時，數據寄存器的數據移位，即Q0的數據1移位給Q1。for（i=0；i<8；i++）循環8次，數據按照Q0->Q1->Q2-->Q3-->...-->Q7進行移位，當8位數據移位結束時Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0分別為10101101。此時，讓ST_CK=1；則74HC595同時輸出8位數據。

4 結語

LED顯示屏在現代生活中應用廣泛，掌握單片機控制LED顯示屏成為必然要求，要理解74HC595如何驅動8×8點陣，多練習軟件編程的方法。

參考文獻

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

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

[3]周克輝.基于單片機的自動計數器設計[J].時代農機，2015，42（3）：34-36.