矩阵LED（8x8 点阵）

8行8列64点 · 动态扫描显示 · 视觉暂留效应

一、理论基础

1.1 器件概述

本系统采用 8x8 矩阵 LED（点阵显示器），由 8 行 8 列共 64 个发光二极管组成，每个发光二极管放置在行线和列线的交叉点上。当对应的某一行置高电平、某一列置低电平时，相应的二极管就点亮。

矩阵LED广泛应用于信息显示屏、广告牌、游戏设备、状态指示等场景。

1.2 工作原理

行列扫描：要显示一个字符或图形，需要使与字的形状相近的点亮起来。具体方法：

1. 先把第一行送高电平，然后给每一列送去相应的字节（列数据），第一行的相应点就亮起来
2. 经过一段延时，把第二行送高电平，再给每一列送相应的字节，第二行也亮起来
3. 同样继续第三行、第四行……直到第八行
4. 由于每一行 LED 很快就转到下一行，利用视觉暂留效应，在快速扫描的情况下整个矩阵就显示出一个完整的字符或图形

1.3 关键参数

参数	规格
点阵规格	8 x 8 = 64 点
驱动方式	行扫描 + 列数据（动态扫描）
行控制	74HC573 锁存器（P0.5 使能）
列控制	74HC573 锁存器（P0.6 使能）
数据口	P1（8 位数据总线）
扫描频率	≥ 50Hz（避免闪烁）

1.4 典型应用

• 信息显示屏（公交车、电梯、车站）
• 电子广告牌、走字屏
• 游戏设备（贪吃蛇、俄罗斯方块）
• 状态指示与图案显示
• 时钟显示（点阵时钟）
• 教学实验（动态扫描原理）

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二、实验实例：矩阵LED控制

2.1 实验目的

1. 掌握矩阵LED的控制原理
2. 掌握矩阵LED控制程序的编程方法

2.2 实验内容

在 IAR 集成开发环境中编写矩阵LED控制程序，实现全灭、行循环显示、列循环显示、全亮等效果。

2.3 预备知识

1. 了解 C 语言的基本知识
2. 了解 IAR 中编写和调试程序的方法
3. 了解动态扫描显示和视觉暂留效应

2.4 实验设备

• 硬件：WSN-V 教学实验箱（带指示扩展板）、PC 机
• 软件：Windows + IAR EW for 8051

2.5 驱动电路

矩阵LED采用两片 74HC573 锁存器分别控制行和列，P1 口作为 8 位数据总线，P0.5 控制行锁存，P0.6 控制列锁存。

电路说明：

• 两片 74HC573 锁存器（U1 行控制、U2 列控制）
• P1（P1.0~P1.7）为 8 位数据总线，连接到两片 74HC573 的数据输入端
• P0.5 使能行锁存器（LE 引脚），P0.6 使能列锁存器
• 74HC573 输出端连接 8x8 LED 矩阵的行线和列线
• 行线置高、列线置低时，交叉点的 LED 点亮

2.6 关键代码

void main(void)
{
    unsigned char i;
    P0DIR = (0x01<<0)|(0x01<<4)|(0x01<<5)|(0x01<<6)|(0x01<<7);
    P1DIR = 0xff;       // P1 为输出方式
    P2DIR |= 0x01;
    P0_7 = 0;            // 关闭蜂鸣器

    while(1)
    {
        // 全灭
        P0 |= (0x1 << 6);  P1 = 0x0;  P0 &= ~(0x1 << 6);
        delay();

        // 逐行显示
        for(i=0;i<8;i++){
            P0 |= (0x1 << 6);  P1 = 0xff;  P0 &= ~(0x1 << 6);
            P0 |= (0x1 << 5);  P1 = ~(0x01<<i);  P0 &= ~(0x1 << 5);
            delay();
        }
        // 逐列显示（类似）...
        // 全亮...
    }
}

2.7 实验步骤

1. 连接好仿真器及指示扩展板
2. 新建工程 MatrixLED，添加相应文件并修改工程设置
3. 创建 MatrixLED.c 并加入到工程中
4. 编写矩阵LED控制函数，实现全灭、行循环、列循环、全亮等显示效果
5. 编译下载运行，观察 8x8 矩阵 LED 的显示效果

2.8 实验现象

• 全灭：所有 64 个 LED 熄灭
• 行循环显示：8 行依次点亮，形成从上到下的流动效果
• 列循环显示：8 列依次点亮，形成从左到右的流动效果
• 全亮：所有 64 个 LED 全部点亮

知识点

矩阵LED的关键是动态扫描：利用人眼的视觉暂留效应（约 1/24 秒），以足够快的速度（≥50Hz）逐行扫描，人眼就会看到稳定的图像而不是闪烁。扫描频率越高，显示越稳定，但占用 CPU 时间越多。实际项目中常用定时器中断来实现扫描，确保扫描频率稳定。显示字符时需要预先制作"字模"（每个字符对应 8 字节的列数据）。

内容来源：《WSN-V 物联网综合教学实验指导书》第 7 章·7.2 矩阵LED控制实验，结合课程教学经验整理。

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