单片机小制作，DIY表情矩阵（表情排序图）

本制作的目的是做一个8×8的显示矩阵，可以用来显示表情或者字符。DIY出来后装在工作的座位旁边，不同心情的时候按下按键能够显示不同的表情。

显示原理

通常要控制LED阵列的话，大多数爱好者会选择使用MAX7219进行控制，每片可以控制一个8×8的单色矩阵，直接向芯片里输入阵列编码就可以稳定显示了，编程也比较简单。另外，也可以使用两片74HC595锁存器进行行扫描显示，通过代码控制，将行数据输入锁存器，这样两片锁存器就可以控制一个8×8的阵列了。

在这个实验里，我没有使用外围的芯片，直接用89C51单片机来控制LED矩阵(89C51有32个数据引脚)。显示的原理也是行扫描，由于这个扫描时间很快，眼睛分辨不出来，所以阵列还是静止地显示着某个图形。

硬件准备

进行单片机应用实验，首先需要有一台单片机开发板和面包板。开发板的作用是用来调试程序，然后将调试好的程序烧入芯片。面包板可以代替PCB，用导线连接电路进行实物模拟。如果你选择的单片机支持ISP烧录，并且有ISP烧录条件的话，就可以使用计算机上的仿真软件来进行程序的烧写。ISP烧录条件是指备有USB转串口的转换线或者计算机具有串口，并且你的单片机系统支持ISP烧录。

进行单片机制作的时候不可避免地会遇到对编程语言的选择，所有的单片机都支持使用汇编语言开发。除了汇编语言，单片机还可支持其他高级语言。但用汇编语言写的代码可以最大程度对程序的运行效率、内存组织进行控制，缺点就是开发时间较长，而且经验不足的话还容易遇到各种问题。如果为了入门学习或进行快速开发，选择高级语言尝试比较好。本次制作是选用C语言编程。

在开发板上进行程序调试的时候，每次修改程序后都需要重新烧录。每个单片机都有一个烧录次数上限，一般可通过查询单片机官方资料获得。通常的单片机都支持成百上千次的烧录，足够进行几十项实验和调试了。有的开发板还可以从单片机将烧入的程序读出，如果你的芯片不支持加密或者使用已经被破解的加密方法，开发板可以从单片机上把程序读出来。你可以通过读别人的程序获得思路和灵感，但是读出来的程序都是汇编语言写的。

还需要说明的是，本实验使用的单片机为STC89C52，支持ISP烧录，并且我购买的最小系统也提供了串口烧录的条件。因为我的计算机没有串口，所以只能选择使用开发板进行烧录。

图14.1 制作所需元器件

制作所需元器件见表14.1和图14.1，此外还需要准备其他工具，包括计算机、电烙铁、焊锡、松香、万用表、镊子、导线等。用于调试和烧录程序的单片机开发板(兼烧录器)以及杜邦线(彩色排线)，如图14.2所示。

表14.1 制作电路所需元器件

图14.2 单片机开发板

图14.3 LED阵列引脚

图14.4 制作FC线

图14.5 Proteus仿真电路图

我再说明一下买到的LED矩阵和仿真实验里的阵列的区别。我买到的是一个24脚的阵列，没有说明书。用万用表测量后得知，实际只有16个脚起作用，16个脚和仿真实验里的对应关系如图14.3所示。接下来还需要制作FC线，把排线对着压脚穿进去，然后用老虎钳夹紧即可。这个线在老式的计算机里很常见，是用于连接主板和硬盘光驱的线，40个插口的叫做IDE线。不会做的话，先拿一条IDE线对比一下就明白了。本实验里使用的是10个插口的线，如图14.4所示，其中有2个插口空着没用，对应仿真图里连接阵列的两组排线。

制作过程

(1)在计算机上安装电路设计仿真软件Proteus及编程调试软件keil C51。编好程序代码并调试通过，然后设计出仿真实验原理图，如图14.5所示。用仿真软件进行仿真主要是为了在焊接硬件前测试电路和程序是否可行，这样可以节约实验成本和时间。

(2)把元器件都摆到板子上，进行合理布局和规划，达到最美观的效果，如图14.6所示。

(3)完成布局之后，用导线把它们都焊起来。本实验里焊接用的是线径0.1mm的维修线。使用维修线焊接的优点是，需要焊接的端点只用烙铁一烫就可以把漆皮烫掉进行焊接，维修线就当作剥了线端的导线使用。不过使用维修线当作导线连接也有个很大的缺点：由于元器件布局的原因，会导致出现很多交叉的线。维修线的漆皮非常容易被烫掉，而且漆皮是透明的，被烫掉漆皮的位置肉眼看不出。如果在导线交叉的位置有漆皮被烫掉了，一不小心就会把两条线短路在一起。使用带皮的导线(比如从网线里拆出的导线)或者直接使用FC排线来焊接会更容易。以免像我这样，在此步骤上花费了大量时间来排查短路情况。焊接完成的背面走线如图14.7所示。其实如果我在布局的时候，考虑周全一点，把两个FC插头放到LED阵列右边，布线的情况就会好很多了。但是我在焊连接线前，已先把元件都焊在板子上了，没法拆下来，所以只能硬着头皮焊了。不过，这也算得上是一次难得的经历!

(4)将焊好的板子通过导线连接到开发板上，烧录程序并调试，如图14.8所示。如果你在开发板上进行调试，推荐购买彩色的杜邦线来连接。因为它的色码顺序和色环电阻、电感的排列顺序是一样的，会给调试过程带来直观的帮助。

程序烧录后会自动执行，表情显示出来了，如图14.8所示。调试后，我发现电源上要串一个40Ω的电阻进行降压，图14.8中右下角的一个蓝色电阻就是起到降压作用的电阻。

写在最后

最后，把单片机从开发板上拿下来，插在51最小系统上，通电演示如图14.9所示。

本实验的开发采用的是典型的简易电子产品制作原型的开发步骤：原理图仿真、选择元器件、装配材料、焊接PCB、烧录程序、调试完成。整个产品的原理和实现都比较简单，不容易失败，可以作为单片机爱好者入门学习的练习作品。