利用74HC595控制8X8LEDs矩阵的探讨

wtrues 2017-04-28

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一、简述
8X8LED是矩阵，即由8X8总共64个LED依次有序排列而成的。如下图：

1088BSLEDS矩阵
而它的原理和内部结构如下图：
利用74HC595控制8X8LEDs矩阵的探讨

LEDs矩阵原理图
为了方便区分，我用大写英文字母A-H分别代表了LED正极的行序。用数字1-8分别代表了LED阴极的列序。
当然，实际上的LEDs矩阵针脚并没有原理图上这么简单，当你拿到一个LEDs矩阵的时候?，切记要浏览一下它的说明，确定针脚的和矩阵的对应位置后再连接使用。如果你没有LEDs的型号，比如你使用的是旧点的，喷码已经被磨损了，那你只好自己使用万用表，一个一个针脚去确定。笔者使用的LEDs1088BS的针脚分布就是笔者自己使用万用表确定的，其实过程还是蛮有趣的。:-D
以下就是1088BS我自测的针脚分布：
利用74HC595控制8X8LEDs矩阵的探讨

LEDs矩阵的正反依靠一边的型号喷码和凸起辨认
利用74HC595控制8X8LEDs矩阵的探讨

自测的1088BSLEDs矩阵针脚分布
二、硬件连接
自此可以看出，单靠Arduino板来控制8X8LEDs矩阵至少需要16个I/O接口，但市

面上很多Arduino板最多只有13个?I/O接口，更别说还想要增加什么控制单元了。
为了解决这个问题，所以引入了74HC595芯片来相对应的减少Arduino板上所需的?I/O接口。
以下是74HC595芯片的封装图：
利用74HC595控制8X8LEDs矩阵的探讨

74HC595封装图
这里简单说一下74HC595芯片的作用吧。
它是一个将串行信号输入后并行输出的芯片。比如，输入的信号为?8那么输出信号就是8的二进制信号（00001000）的并行输出。如果将LEDs矩阵8个针脚看做是二进制的信号，那么两个74HC595芯片正好可以控制LEDs矩阵正负极的16个针脚。
同时说明一下，74HC595最大的输出信号为255（11111111），也就是说它可以也仅可以单独输出0（00000000）-255（11111111）的信号。
不过，控制一个8X8的LEDs矩阵是绰绰有余了。?
注：多个74HC595串连的输出以及74HC595的连接控制方式等详细说明请查阅有关74HC595芯片的相关博文。?
接下来，就是硬件连接了：
利用74HC595控制8X8LEDs矩阵的探讨

LEDs矩阵及74HC595硬件连接
利用74HC595控制8X8LEDs矩阵的探讨

LEDs矩阵及74HC595硬件连接示意图
在示意图中，1号74HC595芯片负责控制LEDs矩阵正极，将正极序A-H分别连接芯片Q0-Q7管脚，同理2号负责负极，为了保护LEDs矩阵，负极连接时需通过电阻限流，笔者用的是300Ω的8个电阻。两个74HC595芯片Vcc电源管脚和SCLR管脚连接Arduino板的5V，GND连接Arduino板的GND。
因为是同时控制两个芯片，所以两个芯片的RCK脚可以同时连接到同一个Arduino板的输出?接口5，而SI和SCK管脚则需分别连接在四个Arduino板的输出?接口上。
笔者将2、3输出接口分别连接在1、2号芯片的SI管脚上，4、6?分别连接两个SCK管脚。
至于这些管脚的作用和其他管脚的作用及使用，详见?有关74HC595芯片的相关博文。
在编程中我们使用shiftOut（）函数，所以这些连接好后其他的可以先不考虑。
三、程序
所有的硬件连接完毕后就可以下载程序了。如下就是一个简单的程序：
int latch=5;
int clock1=4;
int clock2=6;
int data1=2;
int data2=3;
void setup()
{
pinMode(latch,OUTPUT);
pinMode(clock1,OUTPUT);
pinMode(clock2,OUTPUT);
pinMode(data1,OUTPUT);
pinMode(data2,OUTPUT);
}
void loop()
{
for(int i=1;i<>
{
digitalWrite(latch,LOW);
shiftOut(data1,clock1,MSBFIRST,i);
shiftOut(data2,clock2,MSBFIRST,0);
digitalWrite(latch,HIGH);
delay(1000);
}
}
它的效果如下：

再来一发：
int latch=5;
int clock1=4;
int clock2=6;
int data1=2;
int data2=3;
void setup()
{
pinMode(latch,OUTPUT);
pinMode(clock1,OUTPUT);
pinMode(clock2,OUTPUT);
pinMode(data1,OUTPUT);
pinMode(data2,OUTPUT);
}
void loop()
{
for(int i=1;i<>
{
digitalWrite(latch,LOW);
shiftOut(data1,clock1,MSBFIRST,i);
shiftOut(data2,clock2,MSBFIRST,255-i);
digitalWrite(latch,HIGH);
delay(500);
}
}
它的效果如下：

这仅是两个简单的例子，但可以看出这种方式控制方法要比将LEDs矩阵直接连接在Arduino板上要方便快捷。因为仅需依照自己的需求更改shiftOut（）函数的输出信号就可以形象的控制LEDs矩阵的效果了。:-D
之后我会陆续放出自测成功的各种LEDs变化效果的函数，或是其他好玩的程序出来分享。?
四、之后的探讨
在试过各种效果之后我们不难发现，这种原理的LEDs矩阵也有着不能实现的效果。
例如：
利用74HC595控制8X8LEDs矩阵的探讨

示意图
当我们需要让左面两个灯亮起来时，A、C分别给予信号1。2给予信号0。
当我们需要让右边那个灯亮起来时，B给予信号1。3给予信号0。
可当这样的时候，B2、A3、C3的灯也会亮起来。
所以，这种形式的效果在这种原理的单个LEDs矩阵中是无法实现的。??

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