74HC595驅(qū)動(dòng)8*8點(diǎn)陣LED的原理分析

一、8*8點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)

下面圖片是8*8點(diǎn)陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖，一共有16根引腳，如果直接用8位單片機(jī)進(jìn)行控制的話，需要占用單片機(jī)2個(gè)端口（如：P1,P2），實(shí)質(zhì)上就是控制64個(gè)LED燈的亮滅，比如我想讓左上角第一個(gè)LED燈亮起，其它燈全滅，那么需要讓h1輸出高電平，L1輸出低電平就可以了。注意要將L2-L8保持在高電平，否則第一行的其它燈也會(huì)亮。

二、串并轉(zhuǎn)換（74HC595）

上面這種控制方式雖然簡(jiǎn)單，但是占用單片機(jī)的IO口線過多，所以，我們經(jīng)常會(huì)利用74HC595這樣的串并轉(zhuǎn)換芯片作為驅(qū)動(dòng)芯片，一個(gè)595具有8個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出端（QA-QH）,那么我們這里需要2個(gè)595就夠用了。通過第一片595的SQH管腳進(jìn)行級(jí)聯(lián)，將數(shù)據(jù)送至第二片595的數(shù)據(jù)輸入端，這樣單片機(jī)只需要3根線就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)2片595的輸出控制。

三、控制時(shí)序

對(duì)于編寫595的驅(qū)動(dòng)程序來說，看時(shí)序圖是最直接了當(dāng)?shù)姆绞?，手?cè)上會(huì)說的比較多，簡(jiǎn)化來說，就是DATA_IN管腳用來輸入數(shù)據(jù)（實(shí)際上就是高低電平），然后SHIFT-CLK管腳提供時(shí)鐘，每當(dāng)SHIFT-CLK的上升沿到來，595會(huì)讀入DATA_IN管腳的電平狀態(tài)，并存儲(chǔ)在內(nèi)部的鎖存器中，當(dāng)8個(gè)上升沿讀取結(jié)束后，第一片595的8個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)全部讀完，但是我們這里是級(jí)聯(lián)的接法，所以還要繼續(xù)讀8個(gè)上升沿，然后數(shù)據(jù)從SQH管腳傳給第二片595的DATA_IN管腳，到這時(shí)，16個(gè)上升沿的數(shù)據(jù)都讀進(jìn)595內(nèi)部并存儲(chǔ)起來了，注意此時(shí)還沒有放到QA-QH這16個(gè)輸出口線上，接下來需要LATCH-CLK給出一個(gè)下降沿，才將16個(gè)管腳的電平狀態(tài)進(jìn)行實(shí)際輸出。

看下時(shí)許圖，就可以一目了然：

四、程序編寫（靜態(tài)顯示）

//先做宏定義，目的是給單片機(jī)的管腳起個(gè)別名，便于我們能夠見名知義。共用到3個(gè)IO口。

//初始化時(shí)用到的端口
#define    cBRDDOT_Port_Shift  GPIO_P4
#define    cBRDDOT_Pin_Shift  GPIO_Pin_2
#define    cBRDDOT_Port_DIn  GPIO_P4
#define    cBRDDOT_Pin_DIn    GPIO_Pin_1
#define    cBRDDOT_Port_Latch  GPIO_P4
#define    cBRDDOT_Pin_Latch  GPIO_Pin_3
//定義讓端口輸出高低電平
#define    cBRDDOT_Bit_Shift  P42
#define    cBRDDOT_Bit_DIn    P41
#define    cBRDDOT_Bit_Latch  P43

//接下來做管腳的初始化，全部初始化為輸出。

//設(shè)置Shift的管腳，處于輸出模式
  GPIO_SetMode(cBRDDOT_Port_Shift, cBRDDOT_Pin_Shift, GPIO_Mode_OUT_PP);
  //設(shè)置DIn的管腳，處于輸出模式
  GPIO_SetMode(cBRDDOT_Port_DIn, cBRDDOT_Pin_DIn, GPIO_Mode_OUT_PP);
  //設(shè)置Latch的管腳，處于輸出模式
  GPIO_SetMode(cBRDDOT_Port_Latch, cBRDDOT_Pin_Latch, GPIO_Mode_OUT_PP);

//接下來目標(biāo)是點(diǎn)亮左上角第一個(gè)LED,下面是實(shí)現(xiàn)時(shí)序的代碼

void  DOT_ScanOut(void)  
{
  u8  V,  i;
  
  cBRDDOT_Bit_Latch  =  1;//看時(shí)序圖，latch管腳一開始為高電平，這里輸出1
  cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;//時(shí)鐘shift-clk一開始為低電平
  {
    V  =  0xfe;//這里是進(jìn)行點(diǎn)陣的行選擇，為什么是FE，11111110，最低位為0，目的是要選中第一行的8個(gè)LED，
    for  (i=0;i< 8;i++)
    {
      if  (V  &  0x80)//每次都將最高位取出來，1000000 & 8位二進(jìn)制，只有最高位有效
        cBRDDOT_Bit_DIn  =  1;//如果最高位為高電平，則把DATA-IN輸出高電平，這時(shí)候我們就把數(shù)據(jù)放上去了。
      else
        cBRDDOT_Bit_DIn  =  0;//否則輸出低電平
      V  < <=  1;//數(shù)據(jù)向左移一位，原來的次高位變?yōu)樽罡呶?，原來的最低為補(bǔ)0，直到8個(gè)位全部讀完。


      cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  1;//將SHIFT-CLK管腳電平由0變?yōu)?，上升沿產(chǎn)生，這時(shí)595會(huì)讀入DATA-IN的電平狀態(tài)并保存
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  1;
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;//恢復(fù)低電平
    }
  }
  //上面的代碼執(zhí)行完，可以理解為我們已經(jīng)選中了一行（第一行0XFE）
  //接下來就是要把這一行要亮的燈點(diǎn)亮。
  {
    V  =  0x80;//這里的邏輯是正的，1就代表亮，0代表滅。最左面的燈處于最高位位置。
    for  (i=0;i< 8;i++)
    {
      if  (V  &  0x80)
        cBRDDOT_Bit_DIn  =  1;
      else
        cBRDDOT_Bit_DIn  =  0;
      V  < <=  1;


      cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  1;
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  1;
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;
    }
    //8次循環(huán)結(jié)束，那么就將要這一行要顯示的數(shù)據(jù)（要點(diǎn)亮的LED燈）也存到595內(nèi)部了。
  }
  cBRDDOT_Bit_Latch  =  0;//將LATCH-CLK拉成低電平，這時(shí)下降沿產(chǎn)生，595會(huì)把存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)真正給到輸出口上，對(duì)應(yīng)的LED會(huì)亮起。
  cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;
}

五 、程序編寫（動(dòng)態(tài)掃描）****

//但是現(xiàn)在有個(gè)問題是，我們剛才的代碼只能同時(shí)控制一行的LED亮滅，如果想同時(shí)控制8行來顯示圖案的話，就要用動(dòng)態(tài)掃描的方式，從第1行到第8行快速切換，然后放入數(shù)據(jù)，形成視覺暫留的效果，讓人眼誤以為是同時(shí)在顯示。

//也就是說，我們需要一個(gè)定時(shí)中斷，每次中斷過來我都要更新一行的數(shù)據(jù)。那么我們就要把上面的程序放到中斷服務(wù)函數(shù)里面。

//先進(jìn)行初始化設(shè)置，這里用的是timer2
  Timer2_Init_AsTimer(False,0, 252, 112);
  Timer2_EnaInterrupt();
  Timer2_StartWork();

//全局變量

u8  code  cBRDDOT_Colomn_Sel[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//每一行的模值
u8  xdata  vBRDDOT_Values[8]={0x24,0x7e,0xff,0xff,0x7e,0x3e,0x1b,0x00};//心形圖案

// 下面是中斷服務(wù)程序

void  BRDDOT_ScanOut(void)  interrupt  IntNo_Timer2
{
  u8  V,  i;
  //這2行代碼的目的是讓vBRDDOT_ColIndex在0-7之間不斷循環(huán)，
  //比如當(dāng)vBRDDOT_ColIndex為8時(shí)，二進(jìn)制對(duì)應(yīng)0000 10000，和0000 0111進(jìn)行與運(yùn)算，8變?yōu)?.
  vBRDDOT_ColIndex++;
  vBRDDOT_ColIndex  &=  7;


  cBRDDOT_Bit_Latch  =  1;
  cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;
  //輸出Col
  {
    //行選擇，這里的V就不能是固定值了，因?yàn)橐鹦酗@示，每一次進(jìn)來會(huì)更新一行。
    //需要在第1到第8行不斷選擇，所以cBRDDOT_Colomn_Sel數(shù)組里面應(yīng)該放好進(jìn)行每一行選擇的IO模值
    V  =  cBRDDOT_Colomn_Sel[vBRDDOT_ColIndex];
    for  (i=0;i< 8;i++)
    {
      if  (V  &  0x80)
        cBRDDOT_Bit_DIn  =  1;
      else
        cBRDDOT_Bit_DIn  =  0;
      V  < <=  1;


      cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  1;
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  1;
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;
    }
  }
  
  {
  //這里面vBRDDOT_Values要存儲(chǔ)8行LED的顯示內(nèi)容，建議用取模軟件去生成。
  //每次中斷進(jìn)來都會(huì)換一行顯示，因?yàn)関BRDDOT_ColIndex一直在變。
    V  =  vBRDDOT_Values[vBRDDOT_ColIndex];
    for  (i=0;i< 8;i++)
    {
      if  (V  &  0x80)
        cBRDDOT_Bit_DIn  =  1;
      else
        cBRDDOT_Bit_DIn  =  0;
      V  < <=  1;


      cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  1;
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  1;
      cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;
    }
  }
  cBRDDOT_Bit_Latch  =  0;
  cBRDDOT_Bit_Shift  =  0;
}