LED点阵屏

作者：姜蘅洋

1.LED灯：

LED的英文全称是：Light Emitting Diode，即发光二极管。
发光二极管具有单向导电性。
- 当左边接正极，右边接地的时候，LED发光二极管被点亮。

2.LED点阵屏介绍：

LED点阵屏由若干个独立的LED组成，LED以矩阵的形式排列，以LED灯亮灭来显示文字、图片、视频等。
实验室使用的LED点阵屏是8 x 8的点阵屏：
- 每行有8个LED灯，一共有8行，即64个LED灯。
点阵屏使用方式和数码管类似，都是利用人眼的余晖效应。
- 数码管：
  - 一个数码管可以直接点亮，多个数码管采用逐个扫描的方式，即利用余晖效应一次扫描点亮每个数码管。
- LED点阵屏：
  - 一次可以对一行的LED灯进行操作，采用逐行扫描的方式控制点阵屏中的所有LED灯。
    - 对于该LED点阵屏，同样支持逐列操作。
    - 由于a、b、c、d、e、f、g、h表示段码值，因此我们采用逐行扫描操作。

3.点阵屏单图显示：

单图显示爱心：
- 由于采用逐行扫描，因此对应一个8字节的段码数组，每个字节操控每一行。
取模软件：
- 这里用的取模软件是：CopyLeft by Horse2000
- 设置取模方式是：横向取模
  - 因为段码控制的是一行。
- 字节倒序：
  - 段码中的a来自D0，h来自D7，即段码段的数据按照D0 ~ D7排列的，而不是D7 ~ D0，因此要采用字节倒序。
code关键字：
- keil中提供了一个特殊的关键字"code"，这个关键字在标准C中是没有的。
- 我们知道，在单片机中一般都有两块存储区域，ROM和RAM，程序代码存储在ROM(只读存储器，相当于硬盘)中，程序要用的变量存储在RAM(随机读取存储器，相当于内存)中。
- **"code"**的作用就是将其修饰过的变量存储在ROM中而非RAM。
- 在单片机中，RAM空间都比较小，是比较宝贵的，**"code"**的意义就是将一些初始化后值一直保持不变的变量（如固定的常数、表格、常量数组、只读常量等）放置于ROM区，从而节省了RAM空间。

//对点阵屏的每个LED灯进行检测的函数
void dotMatrix_Examine(void)
{
	uint_8 Row,Col;
	for (Row = 0 ; Row < 8 ; Row++)
	{
		DIOLA = 1;
		DIOLA_Byte = 1 << Row;
		DIOLA = 0;
		for (Col = 0 ; Col < 8 ; Col++)
		{	
			DULA = 1;
			DULA_Byte = ~(1 << Col);
			DULA = 0;
			dotMatrixExamineDelay_1s();
		}
	}
	DIOLA = 0;
	DULA = 0;
}

//dotMatrixScreen.h
#ifndef __DOTMATRIXSCREEN_H__
#define __DOTMATRIXSCREEN_H__
#include "overwhelm.h"
#include <intrins.h>
extern code uint_8 DMS_1[];
#define DULA P2_6
#define DIOLA P2_5
#define WELA P2_7
#define DULA_Byte P0
#define DIOLA_Byte P0
void dotMatrix_Init(void);
void dotMatrix_Examine(void);
void Dynamic_dotMatrix(uint_8 *DMS);
#endif

//dotMatrixScreen.c
code uint_8 DMS_1[] = {~0x00,~0x66,~0xFF,~0xFF,~0xFF,~0x7E,~0x3C,~0x18};//由于字模软件生成的段码适合段码端是阳极点亮的LED灯，但我们这款LED点阵屏的断码端对应阴极点亮，因此取反即可。
void dotMatrix_Init(void)//初始化函数，由于P0端被复用，因此我们这里要对复用的锁存器的Latch Enable进行失能。
{
	DULA = 0;
	WELA = 0;
	DIOLA = 0;
}
void dotMatrixDelay_1ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char data i, j;

	_nop_();
	i = 4;
	j = 192;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);

}
void Static_dotMatrix(uint_8 i , uint_8 num)//静态点亮1行。
{
	DIOLA = 1;
	DIOLA_Byte = 1 << i;
	DIOLA = 0;
	DULA = 1;
	DULA_Byte = num;
	DULA = 0;
}
void Colse_dotMatrix(void)
{
	DIOLA = 1;
	DIOLA_Byte = 0x00;
	DIOLA = 0;
	DULA = 1;
	DULA_Byte = 0xFF;
	DULA = 0;
}
void Dynamic_dotMatrix(uint_8 *DMS)//动态点亮8行。
{
	Static_dotMatrix(0 , DMS[0]);
	dotMatrixDelay_1ms();
	Colse_dotMatrix();
	//如果点亮完之后不关闭，那么LED点阵屏刷新的时候，不该亮的灯会微微发光。
	Static_dotMatrix(1 , DMS[1]);
	dotMatrixDelay_1ms();
	Colse_dotMatrix();
	
	Static_dotMatrix(2 , DMS[2]);
	dotMatrixDelay_1ms();
	Colse_dotMatrix();
	
	Static_dotMatrix(3 , DMS[3]);
	dotMatrixDelay_1ms();
	Colse_dotMatrix();
	
	Static_dotMatrix(4 , DMS[4]);
	dotMatrixDelay_1ms();
	Colse_dotMatrix();
	
	Static_dotMatrix(5 , DMS[5]);
	dotMatrixDelay_1ms();
	Colse_dotMatrix();
	
	Static_dotMatrix(6 , DMS[6]);
	dotMatrixDelay_1ms();
	Colse_dotMatrix();
	
	Static_dotMatrix(7 , DMS[7]);
	dotMatrixDelay_1ms();
	Colse_dotMatrix();
}

将上面的动态显示放在定时器中断里面：

这样做的目的是方便后面动画代码的实现。

//bsp_time_0.c
//点阵屏的静态显示函数没有发生变化
#include "bsp_time_0.h"
uint_8 count_time0 = 0; 
void Timer0_Isr(void) interrupt 1 //2ms * 20 
{
	TL0 = 0xCD;				
	TH0 = 0xF8;
	Colse_dotMatrix();
	Static_dotMatrix(count_time0 , DMS_1[count_time0]);
	if (++count_time0 == 8)
		count_time0 = 0;
}
void Timer0_Init(void)		//@11.0592MHz，定时2ms
{	
	TMOD &= 0xF0;			
	TMOD |= 0x01;			
	TL0 = 0xCD;				
	TH0 = 0xF8;					
	TF0 = 0;				
	TR0 = 1;				
	ET0 = 1;	
	EA = 1;
}

附一张爱心照片送给大家：

4.点阵屏动画显示：

让8 x 8点阵屏滚动显示：CCNUIOT
- 正常来讲，每一个字符对应一张图片，那么CCNUIOT对应7张图片，这七张图片对应的点阵区域是(8 x 7) x 8 = 56 x 8。
- 点阵屏动画显示的关键：
  - 每 8 行组成一张点阵图片，每向上移动一行就出现一张新图片。
  - 对于56 x 8的点阵来讲，一共有56 - 8 = 48张图片。
  - 用一个变量DMS_index来代表每张图片的起始位置，[DMS_index，DMS_index + 7]代表了当前的图片，500ms 改变一张图片，并且每张图片都伴随着动态刷新，这样图片就变成动画了。
    - 在本例中，DMS_index的最大值是48，即最后一张图片对应的起始位置。

未优化版代码：

//其他代码均没有变化
uint_8 count_time0 = 0;//用于扫描8行LED灯
uint_8 count_time1 = 0;//用于定时500ms
code uint_8 DMS_1[] = {
	0x01,0x00,0xFC,0xFC,0xFC,0x00,0x01,0xFF,
	0x01,0x00,0xFC,0xFC,0xFC,0x00,0x01,0xFF,
	0x3C,0x30,0x20,0x04,0x0C,0x3C,0x3C,0xFF,
	0x3C,0x3C,0x3C,0x3C,0x3C,0x00,0x00,0xFF,
	0x00,0x00,0xE7,0xE7,0xE7,0x00,0x00,0xFF,
	0xC3,0x99,0x3C,0x7E,0x3C,0x99,0xC3,0xFF,
	0x00,0x00,0xE7,0xE7,0xE7,0xE7,0xE7,0xFF
};
uint_8 DMS_index = 0;//用于定位每张图片的起始位置
void Timer0_Isr(void) interrupt 1 //2ms * 20 
{
	TL0 = 0xCD;				
	TH0 = 0xF8;
	Colse_dotMatrix();
	Static_dotMatrix(count_time0 , DMS_1[count_time0 + DMS_index]);
    //DMS_index是每张图片的起始位置，加上count_time0就能表示每张图片的所有行。
	if (++count_time0 == 8)
		count_time0 = 0;//扫描8行LED灯
	if (++count_time1 == 250)//定时500ms
	{
		if (DMS_index++ == 48)//由于DMS_index最大是48，因此当DMS_index = 49的时候，清0。
			DMS_index = 0;
		count_time1 = 0;
	}
}

该版本代码的问题：
- 当显示最后一张图片的时候，也就是完整的T，接下来的图片是完整的C，没有滚动到C的效果。
  - 这是因为在我们的程序中，DMS_index最大是48，因为当count_time0 = 7的时候，DMS_index+count_time0 = 55，也就是数组的最后一个元素，因此DMS_index不能再大了。
    - 但如果想显示滚动的效果，DMS_index要到55*(对应上图的最后一行黑边)，并且DMS_index的下一个值是0。
  - 通过上面的问题我们也找到了问题：DMS_1数组的索引。
    - 因此，我们采用取模的思想，对DMS_1数组的索引进行取模，即模56，这样，DMS_index的值就能到达55(使用一个if判断语句让下一个值是0)，同时取模不影响静态显示的正确性。

优化版代码：

//其他代码均没有变化
uint_8 count_time0 = 0;//用于扫描8行LED灯
uint_8 count_time1 = 0;//用于定时500ms
code uint_8 DMS_1[] = {
	0x01,0x00,0xFC,0xFC,0xFC,0x00,0x01,0xFF,
	0x01,0x00,0xFC,0xFC,0xFC,0x00,0x01,0xFF,
	0x3C,0x30,0x20,0x04,0x0C,0x3C,0x3C,0xFF,
	0x3C,0x3C,0x3C,0x3C,0x3C,0x00,0x00,0xFF,
	0x00,0x00,0xE7,0xE7,0xE7,0x00,0x00,0xFF,
	0xC3,0x99,0x3C,0x7E,0x3C,0x99,0xC3,0xFF,
	0x00,0x00,0xE7,0xE7,0xE7,0xE7,0xE7,0xFF
};
uint_8 DMS_index = 0;//用于定位每张图片的起始位置
void Timer0_Isr(void) interrupt 1 //2ms * 20 
{
	TL0 = 0xCD;				
	TH0 = 0xF8;
	Colse_dotMatrix();
	Static_dotMatrix(count_time0 , DMS_1[(count_time0 + DMS_index) % 56]);
     //DMS_index是每张图片的起始位置，加上count_time0就能表示每张图片的所有行。
    //为了避免数组索引越界，采用模56(即数组大小)
	if (++count_time0 == 8)
		count_time0 = 0;
	if (++count_time1 == 250)
	{
		if (DMS_index++ == 55)//注意，这里到55，如果到56的话，56和0实际上取模56之后是相同的，即产生了两张一样的点阵图片。
			DMS_index = 0;
		count_time1 = 0;
	}
}

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3.点阵屏单图显示： ​

4.点阵屏动画显示： ​

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