基于51单片机的16×128 LED点阵滚动显示系统（74HC154+595）

ID:1087488 · 发表于 2026-6-26 21:10

这个项目最初是为一个客户定制的——采用51单片机驱动 16行 × 128列（8块16×16点阵拼接）的LED点阵屏，实现文字滚动显示。期间经历了硬件搭建、驱动调试，最终成功实现了稳定的显示效果。虽然由于某些原因项目未能最终交付（客户原因），但我决定将整个工程开源，供有需要的电子爱好者、学生或创客参考、使用和改进，为真正进步的人提供资源

开源的意义：让更多人能低成本玩转大屏点阵，同时避免后来者踩我踩过的坑。如果你觉得有用，欢迎留言，或提出改进建议
不要黑币，为技术发热

显示尺寸：128列 × 16行（相当于8个16×16模块水平拼接）
驱动方式：动态扫描（逐行扫描），列数据串行移位
主控芯片：STC89C52（或任何标准51单片机）
行扫描：1片74HC154（4-16译码器），输出经反相器后驱动行（高电平有效）
列数据：16片74HC595级联（每片控制8列，共128列），数据输出低电平点亮
显示内容：支持任意16×16点阵字模（或更大），可自定义字符、汉字、图形

滚动效果：支持从左向右、从右向左、上下滚动等，速度可调

[td]

单片机引脚	功能	连接对象
P2.0 ~ P2.3	行选择（4位地址）	74HC154的A、B、C、D
P2.4	595移位时钟（SH_CP）	所有595的SH_CP并联
P2.5	595数据输入（DS）	第一片595的DS
P2.6	595锁存时钟（ST_CP）	所有595的ST_CP并联

行扫描部分：

74HC154的E0、E1接地（使能有效）。
输出端Y0~Y15分别接反相器（如74HC04或三极管），反相器输出接LED点阵的行公共端。
原因：74HC154为低电平有效，而我们需要的行驱动是高电平有效（点亮行），因此必须加反相器。

列驱动部分：

16片74HC595级联：第一片的Q7'接第二片的DS，依次类推。
所有595的OE脚接地（使能输出），MR脚接VCC（禁止复位）。
每个595的Q0~Q7分别接LED点阵的列阴极（因为列低电平点亮）。
1. #include <reg52.h>
2. #include <intrins.h>
4. // ===================== 引脚定义 =====================
5. sbit DS = P2^5; // 595 数据输入
6. sbit SH = P2^4; // 595 移位时钟
7. sbit ST = P2^6; // 595 锁存时钟
9. // 行选宏：P2.0~P2.3 控制 74HC154，输出低电平，经反相器后行实际为高电平点亮
10. #define SetRow(n) do { P2 = (P2 & 0xF0) | ((n) & 0x0F); } while(0)
12. // ===================== 发送一个字节 =====================
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. }
23. // ===================== 发送一行的128位列数据 =====================
24. // row_data: 指向16字节数组，每个字节代表8列（低电平有效）
25. void SendRowData(unsigned char *row_data) {
26. unsigned char i;
27. // 发送顺序：先发最后一片（最右边8列），再发第一片（最左边8列）
28. // 若您的级联顺序相反，请将循环改为 for(i=0; i<16; i++)
29. for (i = 16; i > 0; i--) {
30. SendByte(row_data[i-1]); // 直接发送，因为列低电平亮，0点亮
31. }
32. ST = 0;
33. ST = 1;
34. ST = 0;
35. }
37. // ===================== 微秒延时（调节亮度） =====================
38. void delay_us(unsigned int t) {
39. while (t--) _nop_();
40. }
42. // ===================== 字模定义（16×16，列格式） =====================
43. // 这里以“Hello”的字模示例，实际使用时可用取模软件生成
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. };
62. #define CHAR_NUM 5 // 显示字符个数
63. #define CHAR_WIDTH 16 // 每个字符列数
64. #define BLANK_COLS 32 // 左右空白列数
65. #define TOTAL_COLS (BLANK_COLS + CHAR_NUM*CHAR_WIDTH + BLANK_COLS)
66. #define SCREEN_COLS 128
67. #define ROWS 16
69. // ===================== 显存（16行 × 16字节） =====================
70. unsigned char display_buf[ROWS][16];
72. // ===================== 更新显存 =====================
73. // offset: 当前窗口在总内容中的起始列索引
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;
80. // 1. 清空显存（默认全灭，即所有位为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;
85. // 2. 填充屏幕内的有效列
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;
95. // 从字模中获取该列数据
96. byte0 = font_Hello[char_idx][col_in_char*2];
97. byte1 = font_Hello[char_idx][col_in_char*2 + 1];
98. // 将该列数据写入每一行的对应列（注意：低电平亮，位0表示点亮）
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. }
111. // ===================== 显示一帧（逐行扫描） =====================
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); // 调节亮度，总周期 < 16*300us ≈ 4.8ms，流畅无闪烁
118. }
119. }
121. // ===================== 定时器及滚动控制 =====================
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;
127. void Timer0_Init(void) {
128. TMOD = 0x01;
129. TH0 = (65536 - 10000) / 256; // 10ms定时
130. TL0 = (65536 - 10000) % 256;
131. TR0 = 1;
132. ET0 = 1;
133. EA = 1;
134. }
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. }
148. // ===================== 主函数 =====================
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. }
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