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標題: 基于51單片機的16×128 LED點陣滾動顯示系統（74HC154+595） [打印本頁]

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作者: liangqimeng    時間: 2026-6-26 21:10
標題: 基于51單片機的16×128 LED點陣滾動顯示系統（74HC154+595）

這個項目最初是為一個客戶定制的——采用51單片機驅動 16行 × 128列（8塊16×16點陣拼接）的LED點陣屏，實現文字滾動顯示。期間經歷了硬件搭建、驅動調試，最終成功實現了穩定的顯示效果。雖然由于某些原因項目未能最終交付（客戶原因），但我決定將整個工程開源，供有需要的電子愛好者、學生或創客參考、使用和改進，為真正進步的人提供資源

開源的意義：讓更多人能低成本玩轉大屏點陣，同時避免后來者踩我踩過的坑。如果你覺得有用，歡迎留言，或提出改進建議
不要黑幣，為技術發熱

• 顯示尺寸：128列 × 16行（相當于8個16×16模塊水平拼接）
• 驅動方式：動態掃描（逐行掃描），列數據串行移位
• 主控芯片：STC89C52（或任何標準51單片機）
• 行掃描：1片74HC154（4-16譯碼器），輸出經反相器后驅動行（高電平有效）
• 列數據：16片74HC595級聯（每片控制8列，共128列），數據輸出低電平點亮
• 顯示內容：支持任意16×16點陣字模（或更大），可自定義字符、漢字、圖形
• 滾動效果：支持從左向右、從右向左、上下滾動等，速度可調
  
  
  [td]

  單片機引腳	功能	連接對象
  P2.0 ~ P2.3	行選擇（4位地址）	74HC154的A、B、C、D
  P2.4	595移位時鐘（SH_CP）	所有595的SH_CP并聯
  P2.5	595數據輸入（DS）	第一片595的DS
  P2.6	595鎖存時鐘（ST_CP）	所有595的ST_CP并聯

  
  

行掃描部分：

• 74HC154的E0、E1接地（使能有效）。
• 輸出端Y0~Y15分別接 反相器（如74HC04或三極管），反相器輸出接LED點陣的行公共端。
• 原因：74HC154為低電平有效，而我們需要的行驅動是高電平有效（點亮行），因此必須加反相器。
  
  

列驅動部分：

• 16片74HC595級聯：第一片的Q7'接第二片的DS，依次類推。
• 所有595的OE腳接地（使能輸出），MR腳接VCC（禁止復位）。
• 每個595的Q0~Q7分別接LED點陣的列陰極（因為列低電平點亮）。

  1. #include <reg52.h>
     
  2. #include <intrins.h>
     
  3. 
     
  4. // ===================== 引腳定義 =====================
     
  5. sbit DS  = P2^5;   // 595 數據輸入
     
  6. sbit SH  = P2^4;   // 595 移位時鐘
     
  7. sbit ST  = P2^6;   // 595 鎖存時鐘
     
  8. 
     
  9. // 行選宏：P2.0~P2.3 控制 74HC154，輸出低電平，經反相器后行實際為高電平點亮
     
  10. #define SetRow(n)  do { P2 = (P2 & 0xF0) | ((n) & 0x0F); } while(0)
      
  11. 
      
  12. // ===================== 發送一個字節 =====================
      
  13. void SendByte(unsigned char dat) {
      
  14.     unsigned char i;
      
  15.     for (i = 0; i < 8; i++) {
      
  16.         DS = (dat & 0x80) ? 1 : 0;
      
  17.         SH = 0;
      
  18.         SH = 1;
      
  19.         dat <<= 1;
      
  20.     }
      
  21. }
      
  22. 
      
  23. // ===================== 發送一行的128位列數據 =====================
      
  24. // row_data: 指向16字節數組，每個字節代表8列（低電平有效）
      
  25. void SendRowData(unsigned char *row_data) {
      
  26.     unsigned char i;
      
  27.     // 發送順序：先發最后一片（最右邊8列），再發第一片（最左邊8列）
      
  28.     // 若您的級聯順序相反，請將循環改為 for(i=0; i<16; i++)
      
  29.     for (i = 16; i > 0; i--) {
      
  30.         SendByte(row_data[i-1]);   // 直接發送，因為列低電平亮，0點亮
      
  31.     }
      
  32.     ST = 0;
      
  33.     ST = 1;
      
  34.     ST = 0;
      
  35. }
      
  36. 
      
  37. // ===================== 微秒延時（調節亮度） =====================
      
  38. void delay_us(unsigned int t) {
      
  39.     while (t--) _nop_();
      
  40. }
      
  41. 
      
  42. // ===================== 字模定義（16×16，列格式） =====================
      
  43. // 這里以“Hello”的字模示例，實際使用時可用取模軟件生成
      
  44. code unsigned char font_Hello[][32] = {
      
  45.     // 'H' (0)
      
  46.     {0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x82,0x00, 0x82,0x00, 0x82,0x00, 0x82,0x00, 0xFE,0x00,
      
  47.      0xFE,0x00, 0x82,0x00, 0x82,0x00, 0x82,0x00, 0x82,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00},
      
  48.     // 'e' (1)
      
  49.     {0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x3C,0x00, 0x42,0x00, 0x80,0x00,
      
  50.      0xFC,0x00, 0x82,0x00, 0x42,0x00, 0x3C,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00},
      
  51.     // 'l' (2)
      
  52.     {0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x40,0x00, 0x40,0x00, 0x40,0x00, 0x40,0x00, 0x40,0x00,
      
  53.      0x40,0x00, 0x40,0x00, 0x40,0x00, 0x7E,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00},
      
  54.     // 'l' (3) 同上
      
  55.     {0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x40,0x00, 0x40,0x00, 0x40,0x00, 0x40,0x00, 0x40,0x00,
      
  56.      0x40,0x00, 0x40,0x00, 0x40,0x00, 0x7E,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00},
      
  57.     // 'o' (4)
      
  58.     {0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x3C,0x00, 0x42,0x00, 0x82,0x00,
      
  59.      0x82,0x00, 0x42,0x00, 0x3C,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00, 0x00,0x00}
      
  60. };
      
  61. 
      
  62. #define CHAR_NUM  5          // 顯示字符個數
      
  63. #define CHAR_WIDTH 16        // 每個字符列數
      
  64. #define BLANK_COLS 32        // 左右空白列數
      
  65. #define TOTAL_COLS (BLANK_COLS + CHAR_NUM*CHAR_WIDTH + BLANK_COLS)
      
  66. #define SCREEN_COLS 128
      
  67. #define ROWS 16
      
  68. 
      
  69. // ===================== 顯存（16行 × 16字節） =====================
      
  70. unsigned char display_buf[ROWS][16];
      
  71. 
      
  72. // ===================== 更新顯存 =====================
      
  73. // offset: 當前窗口在總內容中的起始列索引
      
  74. void UpdateBuffer(unsigned int offset) {
      
  75.     unsigned char row, col_byte, bit_pos;
      
  76.     unsigned int src_col;
      
  77.     unsigned char char_idx, col_in_char;
      
  78.     unsigned char byte0, byte1;
      
  79. 
      
  80.     // 1. 清空顯存（默認全滅，即所有位為1）
      
  81.     for (row = 0; row < ROWS; row++)
      
  82.         for (col_byte = 0; col_byte < 16; col_byte++)
      
  83.             display_buf[row][col_byte] = 0xFF;
      
  84. 
      
  85.     // 2. 填充屏幕內的有效列
      
  86.     for (col_byte = 0; col_byte < 16; col_byte++) {
      
  87.         for (bit_pos = 0; bit_pos < 8; bit_pos++) {
      
  88.             src_col = offset + col_byte*8 + bit_pos;
      
  89.             if (src_col >= TOTAL_COLS) continue;
      
  90.             if (src_col < BLANK_COLS) continue;
      
  91.             char_idx = (src_col - BLANK_COLS) / CHAR_WIDTH;
      
  92.             col_in_char = (src_col - BLANK_COLS) % CHAR_WIDTH;
      
  93.             if (char_idx >= CHAR_NUM) continue;
      
  94. 
      
  95.             // 從字模中獲取該列數據
      
  96.             byte0 = font_Hello[char_idx][col_in_char*2];
      
  97.             byte1 = font_Hello[char_idx][col_in_char*2 + 1];
      
  98.             // 將該列數據寫入每一行的對應列（注意：低電平亮，位0表示點亮）
      
  99.             for (row = 0; row < 8; row++) {
      
  100.                 if ((byte0 >> row) & 0x01)
       
  101.                     display_buf[row][col_byte] &= ~(0x80 >> bit_pos);
       
  102.             }
       
  103.             for (row = 0; row < 8; row++) {
       
  104.                 if ((byte1 >> row) & 0x01)
       
  105.                     display_buf[row+8][col_byte] &= ~(0x80 >> bit_pos);
       
  106.             }
       
  107.         }
       
  108.     }
       
  109. }
       
  110. 
       
  111. // ===================== 顯示一幀（逐行掃描） =====================
       
  112. void DisplayFrame(void) {
       
  113.     unsigned char row;
       
  114.     for (row = 0; row < ROWS; row++) {
       
  115.         SetRow(row);
       
  116.         SendRowData(display_buf[row]);
       
  117.         delay_us(300);   // 調節亮度，總周期 < 16*300us ≈ 4.8ms，流暢無閃爍
       
  118.     }
       
  119. }
       
  120. 
       
  121. // ===================== 定時器及滾動控制 =====================
       
  122. unsigned int offset = 0;
       
  123. unsigned char speed_cnt = 0;
       
  124. #define SPEED 8         // 速度值，越大越慢
       
  125. bit update_flag = 0;
       
  126. 
       
  127. void Timer0_Init(void) {
       
  128.     TMOD = 0x01;
       
  129.     TH0 = (65536 - 10000) / 256;   // 10ms定時
       
  130.     TL0 = (65536 - 10000) % 256;
       
  131.     TR0 = 1;
       
  132.     ET0 = 1;
       
  133.     EA = 1;
       
  134. }
       
  135. 
       
  136. void Timer0_ISR(void) interrupt 1 {
       
  137.     TH0 = (65536 - 10000) / 256;
       
  138.     TL0 = (65536 - 10000) % 256;
       
  139.     speed_cnt++;
       
  140.     if (speed_cnt >= SPEED) {
       
  141.         speed_cnt = 0;
       
  142.         offset++;
       
  143.         if (offset >= TOTAL_COLS - SCREEN_COLS) offset = 0;
       
  144.         update_flag = 1;
       
  145.     }
       
  146. }
       
  147. 
       
  148. // ===================== 主函數 =====================
       
  149. void main(void) {
       
  150.     UpdateBuffer(0);
       
  151.     Timer0_Init();
       
  152.     while (1) {
       
  153.         DisplayFrame();
       
  154.         if (update_flag) {
       
  155.             update_flag = 0;
       
  156.             UpdateBuffer(offset);
       
  157.         }
       
  158.     }
       
  159. }

  復制代碼

  
  
  
  

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行跑馬燈演示

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