2.7 I/O口控制LED点阵应用实例
LED点阵可以用于显示字母、数字、汉字及符号。在本实例中，以ATmega128作为主控制器来驱动LED点阵显示电路，并使用8片8×8LED串联显示。
2.7.1 LED点阵基础知识
把多个LED封装在一起就构成了一个LED点阵显示模块，其中最典型的是8×8LED矩阵，共64个LED。其结构为每一行中的LED的正极负极连在一块组成矩阵。LED点阵显示模块分共阳极和共阴极两种，在一个共阳极LED点阵模块里，把每一行中LED的阳极连在一起，每一列中LED的阴极连在一起。共阴极模块则正好相反，共阳极和共阴极模块的原理图如图2-19所示。
图2-19 LED模块内部
一个典型的8×8单色点阵模块有16个引脚，8行8列。也可以使用双色模块（如红色和绿色）甚至全色RGB（红色、绿色、蓝色）模块——该模块常用于大型电视墙上。双色或全色模块在每个像素点上有两个或三个LED，它们非常小并且距离非常近。
通过改变每个像素点上红、绿、蓝的组合模式及亮度可以得到任何颜色。
所有行或列的引线连在一起的原因是最小化所需要引脚的数量。如果不采用这种方法，一个单色8×8点阵模块就要用到65个引脚，每一个LED需要一个引脚加上一个共阴极或共阳极的引脚，而使用把行和列连起来的方法只需要16个引脚。
然而，问题是如果想点亮一个特定位置上的特定的LED，例如，有一个共阳极模块，希望点亮X和Y位置为5和3（第5列第3行）的LED，那么需要给第3行的阳极通电，第5列的阴极接地。
第5列第3行的LED将被点亮（如图2-20所示）。
图2-20 第5列第3行的LED被点亮
如果还想同时点亮第3列第6行的LED，因此要给第6行施加电流，第3列引脚连到地。第3列第6行的LED将被点亮，但是因为第3行、第5列也施加了电流，所以第3列第6行和第5列第6行的LED也将被点亮（如图2-21所示）。
图2-21 第3列第6行LED和第5列第3行同时被点亮
也就是给第3行和第6行LED供电，第3列和第5列接地。所以在不关掉希望点亮的LED的前提下，不能关闭不希望点亮的LED。很明显，没有办法只点亮所需要的LED而不点亮不希望点亮的LED，因为它们的行列线连在一起。
2.7.2 CD4511芯片简介
CD4514是4位锁存/4-16线译码器。CD4514由构成一个4位频闪锁存器和一个4-16线解码器构成。CD4514抑制控制允许数据或频闪输入时，所有输出要为0状态。
（1）CD4514引脚 CD4514引脚图如图2-22所示。引脚功能如表2-14所示。
图2-22 CD4514引脚图
表2-14 CD4514引脚功能说明
（2）CD4514的真值表 如表2-15所示。
表2-15 CD4514的真值表
注：1=高电平；0=低电平；×=随意。
（3）CD4514特性
①CD4514选择高电平输出。
②选通输入锁存。
③抑制控制。
④在20V时，100％测试静态电流。
⑤在18V、全温度范围时最大输入电流为1μA，在18V，+25℃时，电流为100nA。
2.7.3 硬件设计
如图2-23所示是本实例的硬件框图。从图中可以看出，采用ATmega128来驱动LED显示，CD4514作为编译码芯片使用，在显示器部分，采用8片8×8LED串联显示，并可进行扩展用来一次性显示更多内容。具体硬件电路图如图2-24所示。
图2-23 硬件框图
图2-24 硬件连接图
2.7.4 程序设计
软件程序流程如图2-25所示。
图2-25 程序流程图
具体的程序代码如下：
# define LED_DATA-LOW PORTA
# define LED_DDR-LOW DDRA
# define LED_DATA-HIGH PORTB
# define LED_DDR-HIGH DDRB
# define LED_SCAN-DATA PORTC
# define LED_SCAN-DDR DDRC
# define uchar unsigned char
# define uint unsigned int //缓存大
小,对应 LED解的大小
# define buffer_long 64 //定义字模数
据数组的大小,即所存字的个数
# define gb16_table_long 62
/*利用定时器 1定时扫描 LED屏 */
/*定时参数对显示效果影响很大 */
# define T1_TIME_H 0xe7
# define T1_TIME_L 0x50
enum direction(right,left)dit_f;
uchar display_buffer[buffer_long];
/************************LED屏初始化
*******************************/
viod led_initial(viod)
{
uchar i;
//显示缓冲区初始化
for (i= 0;i< buffer_long;i+ + )
diplay_buffer[i]= 0x00;
//端口初始化
LED_DDR_LOW= 0xff;
LED_DDR_HIGH= 0xff;
LED_SCAN_DDR= 0xff;
//移动方向
dir_f= left;
//t0 initial
CL10://关中断
TCCR1B= 0xe0;//停止
TCNT1H= T1_TIME_H;//开始
TCNT1L= T1_TIME_L;
OCR1AH= 0x01;
OCR1AL= 0xF4;
OCR1BH= 0x01;
OCR1BL= 0xF4;
ICR1H= 0x01;
ICR1L= 0xF4;
TCCR1A= 0x00;
TCCR1B= 0x02;//开始定时
MCUCR= 0x00;
GICR= 0x00;
TIMSK= 0x04;//定时器中断源
SEI0;//开中断
}
/*********************字符串输出子程序*******************************/
void print_char(char*p)
{
uchar tab_n,j,i= 0
int k;
uchar d0,d1;
while(p[i]> 0)
{
if(p[i]> = 128)//如果是汉字
/* 查找移位输出 */
for(j= 0;j< = gb16_table_long;j+ + )
{
if (dit_f= = left)//如果字向左移动就顺序读字模
for(k= 0;k< 32;k+ + )
{
d0_gb_16[j].mask[k];
k+ + ;
d1= gb_16[j].mask[k];
move_to_buffer(d0,d1);
delay(1);
}
else//如果字向右移动就逆序读字模
for(k= 3;k> = 0;k- - )
{
d1= gb_16[j].mask[k];
K--;
d0= gb_16[j].mask[k];
move_to_buffer(d0,d1);
delay(1);
}
break;//找到了就退出循环
}
/* 字库没有的字,则输出空白0x00 */
if(j> b16_table_long)//
for(k= 0;k< 16;k+ + )
{
d0= 0x00;
d1= 0x00;
move_to_buffer(d0,d1);
delay(1);
}
i+ 2;
}
else //如果是字符
{
j= p[i]_32;
if(dir_f= = left)
for(k= 0;k< 16;k+ + )
{
d0= ASC_MSK[(j*16)+ k];
k+ + ;
d1= ASC_MSK[(j+ 16)+ k];
move_to_buffer(d0,d1);
delay(1);
}
else
for(k= 15;k> 0;k- - )
k- - ;
d0= ASC_MSK[(j+ 16)+ k];
move_to_bufer(d0,d1);
delay(1);
}
i+ + ;
}
}
}
/***************************数据移入缓存***************************/
/*d0移入数据高8位,d1称入数据低8位*/
void move_to_buffer(uchar d0,uchar d1)
{
uchar i;
if(dir_f= = right)//判断移动方向
{
for(i= 0;i< (buffer_long_2);i+ + )
{
display_buffer[buffer_long-1-i]= display_buffer[buffer_long-1-i-2];
}
display_buffer[0]= d0;
display_buffer[1]= d1;
}
else
{
for(i= 0;i<(buffer_long-2);i+ + )
{
display_buffer[i]= display_buffer[i+ 2]
}
display_buffer[buffer_long- 2]= d0;
display_buffer[buffer_long- 1]= d1;
}
}
/*************************显示数据扫描********************************/
# pragme interrupt_handler scan_led:9
Void scan_led(viod)
{
Uchar buf_c,scan_c= 0;
TCNT1H= T1_TIME_H;//重新装载计数器高位
TCNT1L= T1_TIME_L;//计数器低位
for(buf_c= 0;buf_c< buffer_long(
{
LED_DATA_HIGH= display_buffer[buf_c];
buf_c+ + ;
LED_DATA_LOW= display_buffer[buf_c];
buf_c+ + ;
LED_SCAN_DATA= scan_c;
delay(8);
scan_c+ + ;
}
}
/**********************延时子程序*********************************/
viod delay(uchar d_time)
{
uchar i,j;
for (i= 0;i< = d_time;i+ + )
{
j= 25;
while(j- - )
}
}