STC89C52单片机控制8×8LED点阵系统的设计

李宗瑛

摘要：以国产STC89C52单片机为核心，控制8×8 LED点阵显示数字与简单图形。按照总体方案设计，硬件单元设计，应用程序设计，固化与脱机运行的单片机系统开发流程进行阐述。

关键词：单片机；74HC595；8×8点阵

中图分类号：TN873 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）02-0017-02

8×8点阵模块是构成LED点阵显示屏的基本单元，掌握了8×8点阵的工作原理、硬件制作及C51编程方法，能更好地使用单片机控制8×16、16×16及16×64等更大规模的点阵进行显示。

1 总体方案设计

方案一：利用STC89C52单片机的2个8位并行I/O口分别控制8×8点阵的8行与8列，点阵的行与列引脚收到单片机发出的0或1信号，从而点亮对应位置的LED。

方案二：由于STC89C52单片机上的I/O接口数量有限，在系统设计过程中，对单片机的I/O接口进行扩展，以此来增强其输出能力[1]。

方案一的电路工作原理简单，但占用较多单片机I/O引脚。方案二不但节省I/O引脚，还能提高单片机的驱动能力，但电路连线比方案一复杂。经过比较，选择方案二，利用2片74HC595芯片分别驱动8×8点阵的行与列。

2 单片机控制8×8LED点阵的工作原理

74HC595是一个8位串行输入、并行输出的位移缓存器，既能锁存，也能移位寄存。本设计中，用单片机P3.4引脚控制第1个74HC595的14引脚（SDATA），用P3.5引脚控制74HC595的12引脚（STCLK），用P3.6引脚控制74HC595的11引脚（SHCLK），即用单片机的3个I/O引脚控制74HC595的3个引脚，就可以驱动8×8点阵进行显示。

从图1中可以看出，两个74HC595公用时钟信号，所以第1个74HC595的12引脚与第2个74HC595的12引脚相连，第1个74HC595的11引脚与第2个74HC595的11引脚相连。单片机通过P3.4引脚将8位数据依次串行发送给第1个74HC595的数据端14引脚。单片机P3.6引脚每做出一个脉冲，14引脚收到的1位数据进行移位，直到第1个74HC595的Q0-Q7存满了8位數据，当多于8位数据，数据就通过第1个74HC595的9引脚（SOUT）串行进入到第2个74HC595的14引脚。要将第1个74HC595的Q0-Q7数据依次串行送入第2个74HC595的Q0-Q7（a-h），用于控制点阵的8列，再由单片机串行输入数据至第1个74HC595的Q0-Q7（A-H），用于控制点阵的8行，直至两个74HC595 都锁存了8位数据，此时，通过P3.5引脚输出一个脉冲，使得两个74HC595锁存的8位数据全部并行输出，与此同时，点阵模块通过相应的电平信号将点阵灯点亮，即可达到显示效果，可以显示文字、数据或者图像[2]。

总之，当数据移位时，可以保持锁存器输出的数据不改变，等所有8位数据全部串入完成移位操作后，一次性的将数据打入锁存器中，从而实现了并行输出的同步改变[3]。

3 应用程序的设计与调试

在整个C51程序中摘取部分程序，74HC595的串行输入与并行输出的程序如下所示：

sbit SER= P3^4； //串行数据输入，对应74HC595的14脚SDATA

sbit SH_CK = P3^6；//移位寄存器时钟输入，对应74HC595的11脚SHCLK

sbit ST_CK = P3^5；//存储寄存器时钟输入，对应74HC595的12脚STCLK

void Ser_IN（uchar Data）//串行数据输入

上段程序中，通过一个for（i=0；i<8；i++）来存储数据，假设单片机要发送Data 为10101101的8位数据，i=0时，执行语句SER=Data&0x80；后，单片机首先通过P3^4发送位于最高位的1给第1个74HC595的14引脚，再给Q0。当SH_CK=1；时，数据寄存器的数据移位，即Q0的数据1移位给Q1。for（i=0；i<8；i++）循环8次，数据按照Q0->Q1->Q2-->Q3-->...-->Q7进行移位，当8位数据移位结束时Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0分别为10101101。此时，让ST_CK=1；则74HC595同时输出8位数据。

4 结语

LED显示屏在现代生活中应用广泛，掌握单片机控制LED显示屏成为必然要求，要理解74HC595如何驱动8×8点阵，多练习软件编程的方法。

参考文献

[1]李鹏程.LED显示屏技术与控制系统研究[J].无线互联科技，2017，（15）：67-68.

[2]程垚，张向阳，孔令杨等.基于MCS51单片机的大屏幕广告显示牌设计[J].科技广场，2017（5）：77-80.

[3]周克辉.基于单片机的自动计数器设计[J].时代农机，2015，42（3）：34-36.