1、第5章 LED数码管和点阵驱动主讲：内容提要 LED数码管的动态显示与驱动（倒计时器）88LED点阵模块的驱动（数字与英文）1616LED点阵模块的驱动（中文）五邑大学.周党培第2页2014.9LED数码管五邑大学.周党培第3页2014.9数码管内部电路共阴共阳10只引脚（2只公共端）颜色（红、黄、绿、蓝、白）g f a be d c h公共端A/KVf：1.8v、2v、3vIf：5mA、20mA五邑大学.周党培第4页2014.9各种规格 多种尺寸（0.28”0.36”0.56”1”1.8”2”3”4”5”)多位（1、2、3、4）五邑大学.周党培第5页2014.9大尺寸的数码管高高12cm宽宽
2、9cm厚厚1.5cm每段位由每段位由5个个LED串联串联小数点为小数点为1个个LEDVf=10VVf=2VIf=20mA7段全亮总段全亮总功率功率1.5W4”红色红色五邑大学.周党培第6页2014.9多位数的数码管段码输入段码输入位选信号位选信号决定显示内容决定显示内容决定显示位置决定显示位置仅比单个数仅比单个数码管多码管多2只脚只脚五邑大学.周党培第7页2014.9数码管动态显示示例第8页2014.9手动移位和计数手动移位和计数自动移位和计数（慢速）自动移位和计数（慢速）加快移位速度加快移位速度杂乱无章？杂乱无章？计数09位移03快速快速很快很快数码管动态显示示例第9页2014.9计数：09
3、移位：03计数：03移位：03每一位显示的内容必须是不变的，才能稳定（看起来是静止的）单个数码管的驱动VccVcc用开关接通电源用开关接通电源手工设置手工设置电路控制电路控制g f b ae d c h01五邑大学.周党培第10页2014.9 7段数码管编码1/01/0高电平点亮高电平点亮低电平熄灭低电平熄灭十十进进制制h g f e d c b a16进进制制0-01111110 x3F1-00000110 x032-10110110 x5B3-10011110 x4F4-11001100 x665-11011010 x6D6-11111010 x7D7-00001110 x078-1111
4、1110 x7F9-11011110 x6F10-11101110 x7711-11111000 x7C12-01110010 x3913-10111100 x5E14-11110010 x7915-11100010 x71五邑大学.周党培第11页2014.9P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0使用编码显示字形十十进进制制16进进制制00 x3F10 x0320 x5B30 x4F40 x6650 x6D60 x7D70 x0780 x7F90 x6F100 x77110 x7C120 x39130 x5E140 x79150 x71共阴共阴7段码段码驱动器驱动器三
5、极管三极管译码器译码器单片机单片机hgfedcba例：单片机的例：单片机的P1端口写入端口写入0 x5B则数码管显示则数码管显示“2”五邑大学.周党培第12页2014.9对数码管的驱动能力分析MCU共地共地P1、P2、P3可直接驱动P0不可以直接驱动不可以直接驱动P1、P2、P3弱上拉输出P0集电极开路输出5v10k5v1502v/20mA单段需求单段需求2v/20mA五邑大学.周党培第13页2014.9提高对数码管的驱动能力MCUP1、P2、P3弱上拉输出弱上拉输出10k5vP1.00.3mA5vP1.05v1002v/20mA1v7个个三极三极 管放管放大大10k五邑大学.周党培第14页2
6、014.9案例5.1设计一个便携的LED倒计时器 基本要求 4位显示（2位分钟+2位秒）采用4英寸红色LED数码管 可移动、便携 显示驱动方案-选项1 单片机4个端口全用上 每个端口管驱动1个数码管 例如：要显示12分34秒 P0端口写入“1”的7段码 P1端口写入“2”的7段码 P2端口写入“3”的7段码 P3端口写入“4”的7段码 占用4个端口，4个数码管不间断地工作STC89C51P0P1P2P3五邑大学.周党培第15页2014.9 显示驱动方案-选项2 占用单片机1.5个端口 端口P1管显示内容 端口1/2P2管显示位置 例如：显示12分34秒 先在Y0位显示“1”再在Y1位显示“2”
7、然后Y2位显示“3”最后Y3位显示“4”又回到Y0,不断循环动态显示Gndag Y0Y1Y2Y3P1.0P1.6P2.0P2.3STC89C51通过快速扫描，利用人眼通过快速扫描，利用人眼视觉暂留效应达到与静态视觉暂留效应达到与静态显示相同的效果显示相同的效果节省端口资源，减小功耗（数码管轮流工作）节省端口资源，减小功耗（数码管轮流工作）五邑大学.周党培第16页2014.9动态显示Gndag Y0Y1Y2Y3P1.7P1.4P1.3P1.0STC89C51显示驱动方案-选项3 CD4511按键传感器电机BCD码使用译码器可以进一步节省单片机使用译码器可以进一步节省单片机IO资源（但增加了外围硬
8、件成本）资源（但增加了外围硬件成本）五邑大学.周党培第17页2014.9硬件解决方案 其他硬件问题 电源匹配 共阳/共阴？输入方式（设置方式）解决方案 动态扫描（方案2，省电省资源）STC89C51（普及，低价）5V供电（可移动）+升压（10V）手机蓝牙APP设置（便携，灵活）MCU5V input10V蓝牙模块Boost手机APP五邑大学.周党培第18页2014.9软件方案 功能描述 倒计时时间设置 按秒倒计时（最大显示99分59秒）设置、清除倒计时时间 启动、暂停 提示功能：倒数10秒 自由设置剩余时间提示 提示方式：铃声、闪烁（可组合）五邑大学.周党培第19页2014.9任务分解 下位机
9、（单片机）任务 接收数据（通过蓝牙串口接收来自上位机的数据）解释数据（分析数据中包括的信息：时间、指令）执行指令（相应的动作，如设置时间、启动计时、清零等）执行倒计时（按秒实施倒计时，到达设定时间要作相应提示）五邑大学.周党培第20页2014.9 上位机（手机APP）任务 设置倒计时时间 发送倒计时时间到下位机 按键处理（清零、发送、启动、暂停）并发送指令代码到下位机 设置剩余时间的提示选项处理，并发送指令代码到下位机（自由设置和倒数10秒，以及铃声和闪烁提示，多种选项组合）数据格式设计 数据包含有时间和指令两部分 时间：最大计时99分59秒，即5999秒（4个字节表示）指令用1个字符表示（1
10、个字节表示）第第1字节字节第第2字节字节第第3字节字节第第4字节字节第第5字节字节时间千位时间千位时间百位时间百位时间十位时间十位时间个位时间个位指令字符指令字符五邑大学.周党培第21页2014.9 数据内容（1）功能功能Byte 1Byte 2Byte 3Byte 4Byte 5清零清零xxxx0发送发送S3S2S1S01启动启动xxxx2暂停暂停xxxx3例如：要发送倒计时时间为例如：要发送倒计时时间为1分分20秒，秒，即即80秒，则要发送给下位机的数据为：秒，则要发送给下位机的数据为：00801五邑大学.周党培第22页2014.9 数据内容（2）选项组合选项组合数据内容数据内容自设自设1
11、0秒秒蜂鸣蜂鸣闪烁闪烁Byte1Byte2Byte3Byte4Byte5xxxx4xxxx5xxxx6xxxx7S3S2S1S08S3S2S1S09S3S2S1S0AS3S2S1S0BS3S2S1S0CS3S2S1S0D五邑大学.周党培第23页2014.9LED点阵的应用与驱动五邑大学.周党培第24页2014.988点阵的结构每一行即一个数码管每一行即一个数码管相当于相当于8个数码管个数码管五邑大学.周党培第25页2014.9行线行线=位选信号，列线位选信号，列线=显示内容显示内容MAX7219点阵驱动器D7D6D5D4D3D2D1D0HEXDig0=0000000000 x00Dig1=00
12、00001000 x04Dig2=0000011000 x0CDig3=0000101000 x14Dig4=0001001000 x244Dig5=0001111100 x3EDig6=0000001000 x04Dig7=0000001000 x04位位选选输输出出段段码码输输出出串行数据输入串行数据输入移入数据控移入数据控制时钟输入制时钟输入写数据允许写数据允许五邑大学.周党培第26页2014.9MAX7219的数据格式及寄存器功能D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0地址MSB 数据 LSB寄存器名称寄存器名称地址（地址（D11D8）十六进制地址十
13、六进制地址扫描行（Dig0Dig7）000110000 x10 x8编码模式10010 x9亮度10100 xA扫描限制10110 xB停机模式11000 xC显示测试11110 xF地址地址数据数据0 x10 x000 x20 x040 x30 x0C0 x40 x140 x50 x240 x60 x3E0 x70 x040 x80 x04举例从单片机移入MAX7219的数据格式（16位，双字节）五邑大学.周党培第27页2014.9硬件连接和数据传输过程0 x140 x4数据寄存器 CS=0（允许数据更改）CLK=0（为上升沿而先设置一个低电平）DIN=DATA&0 x80（选取数据的最高位
14、）CLK=1（把数据移入寄存器）DATA1（数据左移一位）重复直到移入全部16位数据为止 CS=1（数据锁存生效，不允许变更）数据从高位开始逐位向左移入寄存器高位 寄存器 低位 高8位含地址驱动行线低8位显示数据驱动列线五邑大学.周党培第28页2014.9MAX7219工作原理连接点阵的行线连接点阵的列线16位数据数据向后级联CS=0时开始移入到移位寄存器CS=1时分配到内部寄存器任意项（0000）内部寄存器地址数据MCU五邑大学.周党培第29页2014.9示例：8x8点阵显示数字与字母五邑大学.周党培第30页2014.9程序示例#include#include#define uchar un
15、signed char#define uint unsigned int /定义单片机与Max7219的接口 sbit Max7219_pinCLK=P22;/时钟信号接口 sbit Max7219_pinCS =P21;/数据锁存生效控制信号 sbit Max7219_pinDIN=P20;/串行数据接口五邑大学.周党培第31页2014.9/数字“09”和字母“AF”显示内容uchar code disp1168=0 x0,0 x3e,0 x41,0 x41,0 x41,0 x3e,0 x0,0 x0,/00 x0,0 x0,0 x1,0 x7f,0 x21,0 x0,0 x0,0 x0,/
16、10 x0,0 x31,0 x49,0 x45,0 x43,0 x21,0 x0,0 x0,/20 x0,0 x36,0 x49,0 x49,0 x49,0 x22,0 x0,0 x0,/30 x0,0 x4,0 x7f,0 x24,0 x14,0 xc,0 x0,0 x0,/40 x0,0 x4e,0 x51,0 x51,0 x51,0 x72,0 x0,0 x0,/50 x0,0 x6,0 x49,0 x49,0 x29,0 x1e,0 x0,0 x0,/60 x0,0 x60,0 x50,0 x48,0 x47,0 x40,0 x0,0 x0,/70 x0,0 x36,0 x49,0 x
17、49,0 x49,0 x36,0 x0,0 x0,/80 x0,0 x3c,0 x4a,0 x49,0 x49,0 x30,0 x0,0 x0,/90 x0,0 x1f,0 x24,0 x44,0 x24,0 x1f,0 x0,0 x0,/A0 x0,0 x36,0 x49,0 x49,0 x41,0 x7f,0 x0,0 x0,/B0 x0,0 x22,0 x41,0 x41,0 x41,0 x3e,0 x0,0 x0,/C0 x0,0 x3e,0 x41,0 x41,0 x41,0 x7f,0 x0,0 x0,/D0 x0,0 x41,0 x49,0 x49,0 x49,0 x7f,0 x
18、0,0 x0,/E0 x0,0 x40,0 x48,0 x48,0 x48,0 x7f,0 x0,0 x0,/F;五邑大学.周党培第32页2014.9/延时函数/功能：延时x毫秒 void Delay_xms(uint x)uint i,j;for(i=0;ix;i+)for(j=0;j=1;i-)/送8位数据 Max7219_pinCLK=0;/时钟置低，为产生上升沿作准备 Max7219_pinDIN=DATA&0 x80;/从最高位开始逐位移入 DATA=DATA1;/左移一位 Max7219_pinCLK=1;/时钟上升沿，执行移入一位数据 五邑大学.周党培第34页2014.9/载入地
19、址和数据/功能：向MAX7219写入数据（完整的16位）/入口参数：address、dat/出口参数：无void Write_Max7219(uchar address,uchar dat)Max7219_pinCS=0;Write_Max7219_byte(address);/写入地址，即点阵第几行（高8位）Write_Max7219_byte(dat);/写入数据，即该行哪些灯亮灭（低8位）Max7219_pinCS=1;/数据锁存生效，地址送行扫描处理，内容 /送到相应行的显示寄存器五邑大学.周党培第35页2014.9/MAX7219初始化/功能：对MAX7219的工作模式进行初始化（向
20、相应的地址写控制码）/入口参数：无/出口参数：无void Init_MAX7219(void)Write_Max7219(0 x09,0 x00);/译码方式：不需要译码 Write_Max7219(0 x0a,0 x03);/亮度 Write_Max7219(0 x0b,0 x07);/扫描界限；8个数码管显示 Write_Max7219(0 x0c,0 x01);/掉电模式：0，普通模式：1 Write_Max7219(0 x0f,0 x00);/显示测试：1；测试结束，正常显示：0五邑大学.周党培第36页2014.9void main(void)/主程序 uchar i,j;Delay_
21、xms(50);/延时50ms Init_MAX7219();/初始化 while(1)/死循环 for(j=0;j16;j+)/要显示“0F”共16个字符 for(i=1;i9;i+)/每个字符点阵有8行数据 Write_Max7219(i,disp1ji-1);/地址i=0 x10 x8，第j个字符dispj*Delay_xms(1000);/每个数字或字母显示1秒 五邑大学.周党培第37页2014.92、LED点阵的级联 多个LED点阵的连接MAX7219MAX7219数据从MAX7219的Din脚输入，从Dout脚输出，逐级向下传递（即级联）其他4只引脚的信号各级相同（并联）五邑大学.
22、周党培第38页2014.9 数据传输（以MAX7219驱动芯片为例）0000 10000001 11000001 1100地址码为0 x02（2号数据寄存器），要传送的16位数据为 0000 0010 0000 10000000 0010 0001 11000000 0010 0001 1100移入次序0000 0010 0001 1100数据移入寄存器的方向（因此末级数据先入）0000 0010 0001 11000000 0010 0000 1000第1级第2级第3级CS=0CS=1锁存 实例每一级显示一个字符3级显示4个字符（图案）五邑大学.周党培第40页2014.916 16点阵显示汉
23、字 点阵显示实质上是图形显示，每个字符由点阵图形构成 点阵的点数（像素）越多，分辨率越高 中文字符的笔画较多，通常1个字符最小分辨率需要16 16 16 16点阵由4个8 8点阵构成五邑大学.周党培第41页2014.9 中文字符的点阵数据汉字字形数据排列2:0 x084:0 xFC6:0 x088:0 x4810:0 xE812:0 x0814:0 x2816:0 xF818:0 x4820:0 xE822:0 x4824:0 x4826:0 x4828:0 xC830:0 x2832:0 x101:0 x003:0 x3F5:0 x217:0 x219:0 x2F11:0 x2113:0 x
24、2115:0 x3F17:0 x2019:0 x2721:0 x2423:0 x2425:0 x2427:0 x4729:0 x8431:0 x00一个中文字符需要32个字节的数据组成第42页2014.9字模、字库、区位码Byte 1Byte 3Byte 5Byte 7Byte 9Byte 11Byte 13Byte 15Byte 2Byte 4Byte 6Byte 8Byte 10Byte 12Byte 14Byte 16Byte 17Byte 19Byte 21Byte 23Byte 25Byte 27Byte 29Byte 31Byte 18Byte 20Byte 22Byte 24By
25、te 26Byte 28Byte 30Byte 3288点阵（1）88点阵（2）88点阵（3）88点阵（4）中文字符标准化，做成字模数据存放在二进制文件中16 16点阵中文字库文件HZK16一级汉字3755个二级汉字3008个图形符号682个分94区，每区94个字符存放调取这些字模数据，首先要找到该字符的字模数据在字库文件中的位置（区码和位码）提取字模数据的步骤输入外码（拼音、五笔）转换为内码（区位码）定位该字符字模数据的首地址依次读出连续32个字节的数据五邑大学.周党培第43页2014.9区位码查询APP第44页2014.9周：周：54区区60位位党：党：21区区19位位培：培：37区区64位位16 16点阵的驱动16行16列决定某一时刻点亮哪一行决定该时刻该行的显示内容第45页2014.9示例一个16 16点阵显示中文字符示例五邑大学.周党培第46页2014.9示例一个16 16点阵显示中文字符示例五邑大学.周党培第47页2014.9五邑大学.周党培第48页2014.9
