51单片机学习笔记_4 IO扩展：LED 点阵

IO 扩展(串转并)-74HC595

前面接的一些输入输出设备都是直接连接的单片机 IO 口，单片机仅有的 IO 口非常有限。而使用 IO 扩展可以大量增加可使用的端口。比如后面要使用的 LED 点阵，8*8个格子，使用扩展 IO 输入就更为合适。如果多级联一个，就又有了8位输出，能实现16*16的点阵。

由图可知，OE 低电平有效，因此 LED 点阵旁的跳线帽一定要接到 OE-GND 一端。

74HC595 是一个位移缓存器，有8位串行输入、并行输出，并行输出是三态输出（高电平、低电平、高阻抗）。比如一次输入一个比特，输入八次，并行输出可以输出一个8位的字 1010 1010.

输出是由 VCC 驱动的，原理有那么一点像三极管。因为单片机内部是弱上拉，输出不足以点亮 LED 点阵，所以抛开 IO 口不够的问题，也不能直接接到 LED 点阵上，至少要有三极管。

点亮 LED 点阵

传入数据如列是0100 0000，行是0000 0001，则代表最后一行第二列的点会被点亮。

SRCLK：移位寄存器，数据先传输到移位寄存器中。移位寄存器上升沿时移位，再接收下一次数据。

RCLK：存储寄存器。存储寄存器上升沿时把寄存器中所有数据都通过端口输出。

相当于手枪，每次 SRCLK 上升时我们填入一枚子弹，RCLK 上升时把弹夹塞入。

QH 是级联用的。

列数据直接输入引脚，行数据输入 IO 拓展。

#include "reg52.h"
//编写程序先定义管脚和端口。管脚用sbit，端口宏定义
#define LED_MATRIX P0
sbit SRCLK=P3^6;
//因为 RCLK 是关键字不能被复用了
sbit rCLK=P3^5;
sbit SER=P3^4;
unsigned char hc_led_arr[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
void delay(int i){while(i--);}

void hc_write_data(unsigned char c){
	//要传入8个输入，需要循环
	int i=0;
	for(i;i<8;i++){
		//注意 芯片传数据先传高位 再传低位，所以要反着写。这个问题在write函数内部解决，传入的数据和想要的形式一样就好。
		//通过移位获取
		SER=c>>7;
		//想获取下一位寄存器，需要移位寄存器移位。需要创造上升沿
		SRCLK=0;
		//芯片一般给定一个延时时间，经过这个时间之后才能处理完毕
		delay(1);
		SRCLK=1;
		delay(1);
		//让传入数据的次高位变为下次循环的高位
		c<<=1;
	}
	//最后通过存储寄存器的上升沿，传输全部数据
	rCLK=0;
	delay(1);
	rCLK=1;
}
void main(){
	LED_MATRIX=0x00;
	while(1){
		 int i=0;
		 for(i;i<8;i++){
		 	hc_write_data(0x00);//消隐
		 	hc_write_data(hc_led_arr[i]);
			delay(500000);
		 }
	}
}

比如0000 0001，传入LED阵列的数据是：每轮循环传入最高位的值，并且所有数据向左移动一位。因此前7轮 SER 传入都是0，最后一轮 SER 传入1，最下面一行全亮。

LED 点阵实验

上面的方法只能确定某一具体的行被点亮。可不可以具体确定哪些点点亮的方法？

我们让想被点亮的点列为低电平，行为高电平，就会被点亮。如果我们只想点亮第一行第一列的点，只需行脚只有第一行接高电平，列脚只有第一列接低电平即可。

所以只要先让第一列为低电平，其他列为高天平来只读取第一列，遍历所有行检查第一列哪些点应该被点亮；然后第二列，第三列……一次类推，每轮循环不用消除上次的结果即可。

#include "reg52.h"
//编写程序先定义管脚和端口。管脚用sbit，端口宏定义
#define LED_MATRIX P0
sbit SRCLK=P3^6;
sbit rCLK=P3^5;
sbit SER=P3^4;
unsigned char hc_led_arr[8]={0x38,0x7C,0x7E,0x3F,0x3F,0x7E,0x7C,0x38};
unsigned char col[8]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};
void delay(int i){while(i--);}

void hc_write_data(unsigned char c){
	//要传入8个输入，需要循环
	int i=0;
	for(i;i<8;i++){
		//注意 芯片传数据先传高位 再传低位，所以要反着写
		//通过移位获取
		SER=c>>7;
		//想获取下一位寄存器，需要移位寄存器移位。需要创造上升沿
		SRCLK=0;
		//芯片一般给定一个延时时间，经过这个时间之后才能处理完毕
		delay(1);
		SRCLK=1;
		delay(1);
		//让传入数据的次高位变为下次循环的高位
		c<<=1;
	}
	//最后通过存储寄存器的上升沿，传输全部数据
	rCLK=0;
	delay(1);
	rCLK=1;
}
void main(){
	LED_MATRIX=0x00;
	while(1){
		 int i=0;
		 for(i;i<8;i++){
		 	LED_MATRIX=col[i];
		 	hc_write_data(hc_led_arr[i]);
             //不知道为什么，下面两部分不写图形会偏移。不知道会不会有大佬解答一下
			delay(100);
			hc_write_data(0x00);
		 }
	}
}

点阵的具体图案生成方法：字模提取软件。