1.LED点阵简介
LED点阵是由许多小型发光二极管（LED）组成的矩形阵列。每个LED代表一个像素点，通过控制这些像素点的亮灭状态，可以实现对文字、图形和动画的显示。这些LED通常按照规律排列在一个平面上，分为若干行和列，并通过控制电路和驱动器来实现亮灭状态的控制。
1.1 工作原理
LED点阵显示器采用行扫描和列驱动的方式工作。通过逐行激活各行，然后在每行中通过控制相应列上的LED点的亮灭来显示所需的图案或文字。具体来说，控制电路负责接受外部信号，并将其转化为对应的控制信号；驱动器则负责提供适当的电流和电压，以保证LED的正常工作。
1.2 特点与优势
LED点阵显示屏具有卓越的亮度、视角和色彩表现能力，适合在各种环境下进行高清视频播放和图片展示。点阵显示屏具有较低的功耗，在长时间使用中更加节约能源，并且减少了维护成本。
高可靠性与长寿命：由于LED是半导体材料，其使用寿命可达数万小时以上，使得LED点阵显示器适用于需要长时间稳定工作的场景，并且能够减少维修和更换的频率。点阵屏由多个像素点组成，可以通过逐个控制像素点的亮灭状态来实现不同的显示效果。这使得LED点阵显示器具有较强的灵活性和可编程性，可以显示各种文字、图案和动画。具有良好的视角特性，能够在多个角度下提供清晰的图像。此外，LED点阵显示器还具有较宽的视域，使得观察者可以从不同的位置和角度看到相同的清晰图像。
1.3 应用领域
LED点阵广泛应用于各种场所和信息显示领域，包括但不限于电子产品、如数字钟表、计数器等。
- 广告牌：特别是户外广告牌，利用LED点阵的高亮度和色彩表现能力来吸引观众的注意力。
- 车载信息显示：如汽车仪表盘上的信息显示等。
- 舞台LED屏幕：在演唱会、戏剧演出等场合中，用于显示背景、字幕等信息。
- 大型体育场馆场景：如比赛计分板、观众席信息显示等。
1.4 发展趋势
随着科技的不断发展，LED点阵技术也在不断进步。在显示上通过增加LED的数量和优化控制电路，可以实现更高分辨率和更精细的显示效果。或者采用新材料和新技术的应用将有助于降低LED点阵显示器的功耗并延长其使用寿命。随着物联网和人工智能技术的发展，LED点阵显示器有望实现更智能的显示与控制方式，如根据环境光线自动调节亮度、通过语音识别进行内容切换等。
综上所述，LED点阵作为一种重要的数字显示设备，在各个领域都发挥着重要作用。随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，LED点阵显示器有望在未来实现更加广泛的应用和更加出色的性能表现。
2.LED点阵硬件设计
LED 点阵是由发光二极管排列组成的显示器件,在我们日常生活的电器中随处可见，被广泛应用于汽车报站器，广告屏等。如下所示：
通常应用较多的是 88 点阵，然后使用多个 88 点阵可组成不同分辨率的 LED 点阵显示屏，比如 1616 点阵可以使用 4 个 88 点阵构成。因此理解 88LED 点阵的工作原理，其他分辨率的LED 点阵显示屏都是一样的。这里以 88LED 点阵来做介绍。其内部结构图如下所示：
8*8 点阵共由 64 个发光二极管组成，且每个发光二极管是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，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则 ROW_1脚接高电平，COL_1 脚接低电平，则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第 ROW_1 脚要接高电平，而 COL_1~ 8 引脚接低电平，那么第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第 COL_1脚接低电平， 而 ROW_1~8 接高电平，那么第一列就会点亮。由此可见，LED 点阵的使用也是非常简单的。
2.1 接口电路设计
| 引脚 | 说明 | 端口 |
|---|---|---|
| OE | 74HC595使能(低电平有效) | - |
| RCLK | 锁存时钟 | P3^5 |
| SRCLK | 移位时钟 | P3^6 |
| SER | 串行输入 | P3^4 |
| QA~QH | 并行输出 | 控制8*8LED列 |
从上图中可以看出，74HC595 需要用到的控制管脚 SER(数据输入)、RCLK(锁存)、SRCLK(移位时钟)直接连接到 51 单片机的 P3.4-P3.6 IO 口上，输出端则是直接连接到 LED 点阵模块的行端口上，即为 LED 发光二极管的阳极，LED 点阵的列则为发光二极管的阴极。要想控制 LED 点阵，可以将单片机管脚按照 74HC595 芯片的通信时序要求来传输数据，这样即可控制 LED 点阵的行数据。根据 LED 发光二极管导通原理，当阳极为高电平，阴极为低电平则点亮，否则熄灭。因此通过单片机 P0 口可控制点阵列，74HC595 可控制点阵行。
2.2 串行输入74HC595
74HC595D 是一款高速 CMOS 8 位串行移位寄存器，带有存储寄存器和低电平及高阻输出。移位寄存器和存储寄存器分别采用单独的时钟。在 SCK 的上升沿，数据发生移位，而在 RCLK的高电平时间内，数据从每个寄存器中传送到存储寄存器。移位寄存器带有一个串行输入（SER）端和一个串行标准输出（Q7’）端，用于级联。74HC595 存储寄存器带有 8 个总线驱动输出，数据输出方式为低电平及高阻态。其时序图如下：
驱动时序如下：
/*
8*8LED点阵 硬件接口
行：Dph~Dpa,通过74HC595控制
列：P0
74HC595引脚接口：RCLK --P3^5锁存时钟输入SRCK --P3^6移位寄存器时钟输入SER --P3^4 串行输入
*/
sbit RCK=P3^5;
sbit SRCK=P3^6;
sbit SER=P3^4;
void HC595_WriteDat(u8 dat)
{u8 i=0;for(i=0;i<8;i++){if(dat&0x80)SER=1;else SER=0;SRCK=0;SRCK=1;dat<<=1;}RCK=1;//锁存RCK=0;}3.LED点阵显示示例
采用逐列扫描方式，P0端口控制显示的列，74HC595控制该列上要显示的位置。
void LEDMatrix_Show(u8 *dat)
{u8 i=0;for(i=0;i<8;i++)//8列{P0=~(1<<(7-i));HC595_WriteDat(dat[i]);Delay_Us(20);HC595_WriteDat(0);}
}
4.LED点阵滚动显示示例
实现从右往左移动，将要显示的内容循环转移到temp数组中，在通过调用LEDMatrix_Show函数进行显示输出。
u8 temp[10]={0};
void LED_LeftRoll_Show(u8 *dat)
{u8 i=0;u16 time=0;u8 j=0;temp[7]=dat[0];for(i=0;i<8;){LEDMatrix_Show(temp);time++;Delay_Us(1);if(time>20){time=0;for(j=0;j<7;j++){temp[j]=temp[j+1];}i++;if(i<=7)temp[j]=dat[i];else temp[j]=0;}}
}
5.点阵数据取模
使用PCTol2002点阵取模工具，采用逐列式，高位在前、C51格式进行点阵取模，具体设计如下：
生成的点阵数据：
const u8 code dat[][8]={
{0x00,0x00,0x00,0x7E,0x7E,0x00,0x00,0x00},/*"I",0*/{0x00,0x40,0x40,0x7E,0x7E,0x40,0x40,0x00},/*"T",1*/{0x00,0x7F,0x7F,0x52,0x74,0x4C,0x40,0x7C},
{0x64,0x64,0x7C,0x41,0x41,0x7E,0x00,0x00},/*"阿",2*/{0x00,0x12,0x12,0x14,0x18,0x10,0x01,0x7F},
{0x7E,0x10,0x18,0x14,0x24,0x22,0x02,0x00},/*"水",3*/{0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x00},/*"-",4*/{0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x00},/*"-",5*/{0x00,0x7E,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00},/*"L",6*/{0x00,0x7E,0x4A,0x4A,0x4A,0x4A,0x42,0x00},/*"E",7*/{0x00,0x7E,0x42,0x22,0x22,0x24,0x3C,0x00},/*"D",8*/{0x00,0x10,0x12,0x54,0x5C,0x50,0x51,0x51},
{0x5E,0x50,0x58,0x54,0x54,0x12,0x12,0x00},/*"示",9*/{0x00,0x10,0x20,0x7F,0x44,0x49,0x75,0x6A},
{0x54,0x58,0x00,0x3C,0x01,0x01,0x7E,0x00},/*"例",10*/};
运行效果如下：
8*8LED点阵滚动显示