1

（字體：標楷體、大小：16

、標準）

（字體：標楷體、大小：16、粗體）

（字體：標楷體、大小：16

、標準）

專題製作報告

LED

矩陣動態行走小綠人

(

修機

年

月

）

修平科技大學四年制機械工程系

專題製作報告

LED矩陣動態行走小綠人

指導教授：周志忠

班 級：四機四乙

組 長：陳驛安 BA97097

組 員：陳胤樺 BA97062

戴敬修 BA97084

林原琦 BA97102

江孟笙 BA97114

柯富強 BA97121

中 華 民 國 八 十 九 年 二 月 二 十 日

（字體：標楷體，大小：16、標準、分散對齊）

2

目錄

第一章 專題動機、目的 P3~4

第二章 說明

2-1 8051 相關知識 P5~34

2-2 掃瞄解碼器/解多工器 P34~38

第三章 製作過程

3-1 LED 矩陣顯示掃瞄 P39~43

3-2 行走小綠人點矩陣圖解 P44~50

3-3 電晶體開關 P51~53

3-4.1 硬體方塊圖 P54

3-4.2 硬體線路圖 P55~56

3-4.3 零件材料表 P57

3-4.4程式檔 P58

3-5.1 8051 程式流程 P59

3-5.2 成品操作 P60

3-6 程式列表 P61~71

第四章 結果與討論 P72

第五章 參考文獻資料 P73~74

3

第一章 專題動機

科技進步，資訊發達，在車水馬龍的街道上，不管是汽機

車還是路上的行人都會經過紅綠燈，當綠燈亮起時會看到號誌

上有一個小綠人在走路，隨著時間的倒數小綠人的腳步也會快

速行走醒民眾們腳步要快了。這樣的動態行走小綠人是利用什

麼原理做出來的呢？ 引發了我們研究這項題目的念頭。

專題目的

目前從網路找到的各國小綠人，《圖1-1》種類有很多種

《圖1-1》

4

最早期的小綠人是用燈泡點亮一個有人形圖案的燈罩，是

靜態的燈號，缺乏生動，用LED矩陣方式來顯示行走小綠人，

能更趨進人性化，且LED發光壽命長，也不須燈泡需經常更換。

LED 矩陣被廣泛的使用，因第一次接觸運用點矩陣原理，我們

將使用市面上易購買到的 16x16 點矩陣組合起來顯示每個小

綠人分解，做出視覺看起來是在行走的動態小綠人顯示的成

品。

本專題製作的目的是要讓更多的人瞭解動態行走小綠人

之製作原理、製作方法、製作過程及軟體之書寫方式，藉由本

專題之製作相信大家更能瞭解小綠人是如何行走的。

本專題使用點矩陣板為顯示的主要工具，以8051 為控制

的晶體，使用普遍的Keil C51語言為軟體的程式，加以各種元

件做為輔助，而製作成本組的專題。

5

第二章

2-1 8051相關知識

8051的外部接腳及內部方塊圖

接腳名稱說明

振盪器特性

SFR(Special Function Register)特殊功能暫存器

ACC

B

PSW

SP

DPTR

P0、P1、P2、P3

SBUF

TH0、TL0、TH1、TL1、TH2、TL2

RCAP2H、RCAP2L

其他控制暫存器

I/O 埠的結構與運作

6

I/O 埠結構

計時器/計數器

計時器 0、計時器 1

TCON

模式 0

模式 1

模式 2

模式 3

計時器 2

T2CON

8051 外部接腳

《圖 2-1.1》

7

8051內部方塊圖

《圖 2-1.2》

8

接腳名稱說明

VCC：輸入

供應系統工作電壓。

GND：輸入

接地。

P0.0 ~ P0.7：Port 0，雙向

8 位元具開汲極雙向 I/O 埠，各接腳可個別動態設定為輸

入或輸出，當設定為輸出時，可當高阻抗數入腳。

當存取外部記憶體時，Port 0 也具備位址/資料多工切換

功能。

有關 Port 0 的詳細結構說明，請詳見『I/O 埠的結構與

運作』章節。

P1.0 ~ P1.7：Port 1，雙向

8 位元具有內部提升電阻的雙向 I/O 埠。

在 8052，P1.0 和 P1.1 具有雙重功能，P1.0 可以被設定

成 Timer 2的外部計數輸入（P1.0/T2）。而 P1.1可以被

設定成 Timer 2的觸發（trigger）輸入（P1.1/T2EX）。

有關 Port 1 的詳細結構說明，請詳見『I/O 埠的結構與

運作』章節。

9

P2.0 ~ P2.7：Port 2，雙向

8 位元具有內部提升電阻的雙向 I/O 埠。

當存取外部記憶體時，Port 2 也具備位址線輸出功能。

有關 Port 2 的詳細結構說明，請詳見『I/O 埠的結構與

運作』章節。

P3.0 ~ P3.7：Port 3，雙向

8 位元具有內部提升電阻的雙向 I/O 埠，且每一接腳具有

雙重功能，可個別被設定成其他用途如下：

P3.0：RXD = 串列埠輸入

P3.1：TXD = 串列埠輸出

P3.2：/INT0 = 外部中斷輸入 0

P3.3：/INT1 = 外部中斷輸入 1

P3.4：T0 = Timer 0 外部輸入

P3.5：T1 = Timer 1 外部輸入

P3.6：/WR = 外部記憶體寫入激發（write strobe）

P3.7：/RD =外部記憶體讀取激發（read strobe）

有關 Port 3 的詳細結構說明，請詳見『I/O 埠的結構與

運作』章節。

10

RST：輸入

系統重置（Reset）輸入，在振盪器有動作的情況下，高

電位的時間至少要有兩個機器週期。

ALE/PROG：輸出（ALE）/輸入（/PROG）

ALE：位址線閂鎖致能輸出脈衝，在存取外部記憶體時，

用以閂鎖低位元組的位址信號。

PROG：燒錄 FLASH ROM時的程式脈衝輸入。

在正常情況下，ALE 會發出固定為“振盪器頻率/6”的頻

率，此功能可用來提供外部線路的時序或鐘控（clock）

的需要。

/PSEN：輸出

外部程式記憶體的讀取激發（strobe）致能，當 CPU 執行

於外部程式記憶體時，在每一個機器週期裡，/PSEN 會動

作兩次。在存取外部資料記憶體時，此『動作兩次』的情

況會被跳過。

/EA/Vpp：輸入

正常操作下為/EA，外部存取致能。當要令 CPU 從外部程

式記憶體的位址 0000H起開始抓取程式碼時，/EA腳必須

保持低電位輸入。

11

/EA 腳為高電位輸入時，CPU是操作在內部程式記憶體。

在燒錄作業時，Vpp 是 12伏燒錄電壓輸入。

XTAL1：輸入

輸入到反向振盪器放大器，並且輸入到內部鐘控（clock）

作業電路。

參考『振盪器特性』章節。

XTAL2：輸出

從反向振盪器放大器輸出。

參考『振盪器特性』章節。

振盪器特性

XTAL1及 XTAL2是輸入和輸出，分別接到內部的反向放大

器，來組合成為一個內建的（on-chip）振盪器。

不管是晶體或是陶瓷的振盪器都可使用，以 12MHz振盪器

為例，搭配的電容 C1、C2的大小約為：

晶體振盪器：30pF ± 10

陶瓷振盪器：40pF ± 10

12

《圖 2-2.3》

鐘控（clock）也可以選擇由外部振盪源由 XTAL1輸入，

此時 XTAL2應保持不連接的狀態。

13

Special Function Register 特殊功能暫存器配置表

星號表示在 8052才增加的特殊功能暫存器

F8 FF

F0 B F7

E8 EF

E0 ACC E7

D8 DF

D0 PSW D7

C8 *T2C

ON

*T2M

OD

*RCAP

2L

*RCAP2

H

*TL

2

*TH

2

CF

C0 C7

B8 IP BF

B0 P3 B7

A8 IE AF

A0 P2 A7

98 SCON SBUF 9F

90 P1 97

88 TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1 8F

80 P0 SP DPL DPH PCON 87

14

ACC：

累積器暫存器，也等於 A來作為另一種較簡易的表示方式。

B：

B暫存器使用在乘法及除法的運算，在其他情況下也可當作

高速暫存記憶體運用。

PSW：

程式狀態字組（Program Status Word），包含了程式狀態

的資訊如下：

(MSB) (LSB)

CY AC F0 RS1 RS0 OV - P

CY(PSW.7)：進位旗號。

AC(PSW.6)：輔助進位旗號。

F0(PSW.5)：旗號 0，提供給程式設計者來做為一般的應

用。

RS1、RS0 (PSW.4、PSW.3)：暫存器區塊選擇控制位元 1、

0，由軟體設定/清除來決定目前使用的暫存器區塊：

(0,0) ＝ 區塊 0(00H – 07H)

(0,1) ＝ 區塊 1(08H – 0FH)

(1,0) ＝ 區塊 2(10H – 17H)

15

(1,1) ＝ 區塊 3(18H – 17H)

OV(PSW.2)：溢位旗號。

- (PSW.1)：程式設計者可定義的旗號。

P(PSW.0)：同位旗號，硬體在每一個指令週期，都會設定/

清除此旗號，來指示累積器 A 裡 1 的位元數量，0/1

表示奇/偶同位。

SP：

堆疊指標器(Stack Pointer)是一個 8 位元的暫存器，在 PUSH

及 CALL指令被執行且儲存資料前，此指標器會先被遞增，指

到空的記憶體位置後，資料才存入此記憶體位置。堆疊可以

在內建 RAM的任何位置。堆疊指標器在 CPU重置時，預設值

為 07H，在沒有改變指標器值的情況下，第一個堆入的資料

會被放入 08H的位置。

DPTR：

資料指標器(Data Pointer)包含了高位元組 DPH和低位元

組 DPL，功能在於放置一個 16 位元的位置。此指標器可以

被運用於 16 位元的暫存器(DPTR)，也可以分成兩個獨立的

8 位元暫存器(DPH、DPL)。

16

P0、P1、P2、P3

P0、P1、P2、P3分別用以閂鎖(Latch)外部 IO 埠 0、1、2、

3 的狀態。

SBUF：

串列資料緩衝(Serial Buffer)暫存器區分為兩個暫存器

，分別為傳送緩衝暫存器及接收緩衝暫存器。當資料被

放入 SBUF時，此資料是被置入傳送緩衝暫存器，隨即啟動

及進行位元傳送的動作。當從 SBUF 取出資料時，則是由接

收緩衝暫存器讀取。

TH0、TL0、TH1、TL1、TH2、TL2：

暫存器對（TH0、TL0）、（TH1、TL1）、（TH2、TL2）分別是

計時器/計數器（Timer/Counters）0、1、2 的 16位元計

數暫存器。

RCAP2H、RCAP2L：

暫存器對（RCAP2H、RCAP2L）是當計時器 2在捕捉(Capture)

模式時的捕捉暫存器。在此模式時，反映 8052 T2EX 接腳

17

狀態轉變，而將 TH2、TL2拷貝到 RCAP2H、RCAP2L。

計時器 2 也有一個 16 位元自動重載模式，在此模式時，

RCAP2H、RCAP2L置放著欲重載到 TH2、TL2的值。

其他控制暫存器：

IP、IE、TMOD、TCON、T2CON、T2MOD、SCON和 PCON 包含

了中斷系統、計時器/計數器、以及串列埠的控制與狀態位

元，以後章節會特別介紹。

I/O 埠的結構與運作：

8051、8052 的 4個 I/O埠都是雙向的，每一個都含有閂

鎖（特殊功能暫存器的 P0、P1、P2、P3）、輸出驅動器及輸入

緩衝器。（PS：有些特殊的 8051，如華邦電子出的 W78E51 系列，

多的 P4，此特殊的 8051不在此介紹。）

埠 0 和埠 1的輸出驅動器，以及埠 0 的輸入緩衝器，可用

於存取外部記憶體，在此應用時，埠 0輸出外部記憶體的低位

元組位置，並可多工時序來寫入或讀取外部記憶體。如果外部

記憶體是 16 位元的位置，埠 2輸出外部記憶體的高位元組位

置，否則埠 2 的 SFR 會發送到外部接腳。

18

所有的埠 3接腳，以及埠 1的兩支接腳（當 8052時）是

多功能接腳，這些接腳本身是輸出/入腳，但也可以用於特殊

功能如下：

P1.0：T2（當 8052 時，計時器/計數器 2 外部輸入）

P1.1：T2EX（當 8052時，計時器/計數器 2捕捉/重載觸

發）

P3.0：RXD（串列輸入埠）

P3.1：TXD（串列輸出埠）

P3.2：/INT0（外部中斷 0）

P3.3：/INT1（外部中斷 1）

P3.4：T0（計時器/計數器 0 外部輸入）

P3.5：T1（計時器/計數器 1 外部輸入）

P3.6：/WR（外部記憶體寫入）

P3.7：/RD（外部記憶體讀取）

以上的特殊功能必須在相關的SFR位元被設定為1時才被

啟動。

I/O 埠結構：

《圖 A、B、C、D》分別顯示 8051典型 4 個 I/O埠的一個

19

位元門鎖（Latch）及 I/O 緩衝器（Buffer）功能的等效圖解。

位元門鎖相當於一個 D型正反器，用於門鎖記錄來自內部

匯流排的值，來反應來自 CPU的『寫到門鎖（write to latch）』

信號。

正反器的 Q輸出，被適當的連接到內部匯流排，來反應來

自 CPU的『讀取門鎖（read latch）』信號。

外部接腳被適當的連接到內部匯流排，來反應來自 CPU

的『讀取接腳（read pin）』信號。

一些讀取 I/O埠的指令，會啟動『讀取門鎖』信號，其他

則啟動『讀取接腳』信號。

20

21

在圖解中，顯示了 PORT 0、PORT 2 的輸出驅動部分，是

由一個內部控制信號，來切換內部「位址線」及『位址線/資

料線』匯流排，此為使用於外部記憶體存取功能。

在外部記憶體存取期間，P2的 SFR 保持不改變，但 P0 的

SFR 均被寫入 1。

如果一個 P3 位元閂鎖（正反器的 Q）內容是 1，則輸出準

位是由『ALTERNATE OUTPUT FUNCTION』來控制。實際的 P3.X

接腳也與『ALTERNATE INPUT FUNCTION』永遠對應。

PORT 1、2、3 的每一個接腳，都有包含內部提升電阻，

22

PORT 0 則是開汲極（open drain）輸出，每一個 I/O 接腳都可

被獨立使用於輸入腳或輸出腳。其中，若 P0、2使用於位址/

資料信號時，則無法如此使用。要將 I/O 腳當成輸入用途時，

該埠的位元門鎖必須先輸出 1，目的是要關閉埠位元輸出驅動

的 FET，如此，PORT 1、2、3的接腳會被內部提升電阻提升為

高準位，當然也可以由外部信號源拉至低準位。

PORT 0 沒有內部提升電阻，在 P0的圖解中，I/O埠內接一

個輸出驅動器『提升 FET』，此提升 FET只有在外部記憶體存取

期間才會被使用，其他情況是關閉的。因此，P0接腳被使用於

輸入時，是開汲極（open drain）狀態，寫 1到門鎖（正反器

Q）會讓兩個 FET均關閉，所以接腳狀態相當於浮接，在此條

件下可視為高阻抗輸入腳。

因此 PORT 1、2、3 有固定的內部提升電阻，它們有時也被

稱為『半雙向埠』，當設為輸入時，若外部信號源為低準位，

此提升電阻有提升電流的功用。至於 P0，在某些方面，是被視

為真正雙向埠使用，因為當 P0被設為輸入時，接腳狀態是相

當於浮接的。

在重置時，8051會寫 1到所有 I/O 埠，如果隨後被寫入 0，

可再寫入 1來轉回成輸入。

23

計時器/計數器：

8051有兩個 16位元的計時/計數暫存器：計時器 0（Timer

0）即計時器 1（Timer 1），8052除包含此二計時器外，還增

加計時器 2（Timer 2），這些計時器都可被設定為計時器或是

事件計數器。

設定為計時器時，計數暫存器內容會在每個機器週期時，

遞增加 1。因此，計數暫存器可用來計算機器週期數量，一個

機器週期需 12個振盪頻率，也就是說計時器的計數速率，等

於振盪器頻率的 12 分之 1（有些特殊的 8051/52是 4 分之 1，

此類特殊的 8051/52 的規格書會有說明）。

設定為計數器時，計數暫存器內容的遞增來源，是由相對

應的輸入腳 T0、T1（在 8052 有 T2）來反應，反應方式是由 1

變成 0時，令計數暫存器了內容遞增加 1。

除了計時器或計數器功能外，計時器 0及計時器 1 有 4

種作業模式：13位元計時器、16位元計時器、8位元自動重載

計時器，以及劃分計時器。在 8052 的計時器 2 有 3 種作業模

式：捕捉、自動重載，以及 baud rate產生器。以上模式，會

在以後章節逐一詳細介紹。

24

計時器 0、計時器 1：

計時/計數器 1和 0 是同時存在於 8051和 8052內部，計

時器或計數器功能的選擇，是依 SFR 的 TMOD暫存器的 C/T 控

制位元來決定。這兩個計時/計數器有 4種作業模式，此 4 種

作業模式可由 TMOD 的 M1、M0位元對（bit pairs）來選擇。

模式 0、1、2對計時/計數器 1 和 0都有相同的功能，但模式 3

是不同的，以下對此 4種計時/計數器作業模式逐一介紹。

TMOD：計時/計數器模式控制暫存器

(MSB) (LSB)

GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0

計時/計數器 1 計時/計數器 0

GATE：閘控控制位元

當設為1時，對應的計時/計數器x的致能，是對應的/INTx

控制腳為高電位與 TRx控制位元設定為 1 時來啟動。

當設為 0 時，對應的計時/計數器 x 的致能，是可隨時由

對應的 TRx控制位元設定為 1時來啟動。

25

C/T：計時/計數器選擇位元

當設為 1 時，對應的計時/計數器 x將操作於計數器功能，

計數的來源是由相對應的外部接腳 Tx（T0或 T1接腳）來輸入。

當設為 0 時，對應的計時/計數器 x將操作於計時器功能，

計時的來源是由內部系統鐘控（system clock）除 12 來輸入。

M1：相對應的計時/計數器 x 的操作模式選擇位元 1

M0：相對應的計時/計數器 x 的操作模式選擇位元 0

M1 M0 模式 作業模式

0 0 0 13 位元計時器模式。由 8位元的計時/計數器

THx

與 5 位元的計時/計數器 TLx組成。

0 1 1 16 位元計時器模式。由 8位元的計時/計數器

THx

與 8 位元的計時/計數器 TLx組成。

1 0 2 8 位元自動重載（auto-reload）計時器模式。

8 位元的計時/計數器 THx 放置一個

值，

此值會重複被自動載入到 TLx來上數

26

計時。

1 1 3 劃分計時器模式。

TIMER 0：TL0 為 8 位元計時/計數器，

由 TIMER 0的相關控制位

元來控制。

TH0 為 8位元計時器，

由 TIMER 1的相關控制位

元來控制。

TIMER 1：計時/計數器 1 在此模式為

停止狀態。

計時/計數器

SFR

目的 位

址

可位元

定址

TCON 控制 88H ○

TMOD 模式 89H ×

TL0 計時/計數器 0低位元

組

8AH ×

TL1 計時/計數器 1低位元

組

8BH ×

27

TH0 計時/計數器 0高位元

組

8CH ×

TH1 計時/計數器 1高位元

組

8DH ×

T2CON（註 1） 計時/計數器 2控制 C8H ○

T2MOD（註 1） 計時/計數器 2模式 C9H ×

RCAP2L（註 1） 計時/計數器 2低位元

組捕捉

CAH ×

RCAP2H（註 1） 計時/計數器 2高位元

組捕捉

CBH ×

TL2（註 1） 計時/計數器 2低位元

組

CCH ×

TH2（註 1） 計時/計數器 2高位元

組

CDH ×

註 1：8052才有

28

TCON：計時/計數器控制暫存器

(MSB) (LSB)

TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

符號 位置 說明

TF1 TCON.7 TIMER 1溢位旗號

當計時/計數器 1溢位時，由硬體設定。當

處理器進入中斷向量服務常式後，由硬體清

除此位元。

TR1 TCON.6 TIMER 1 運作控制位元

由軟體設定/清除來控制計時/計數器 1 開/

關。

TF0 TCON.5 TIMER 0溢位旗號

當計時/計數器 0溢位時，由硬體設定。當

處理器進入中斷向量服務常式後，由硬體清

除此位元。

TR0 TCON.4 TIMER 0 運作控制位元

由軟體設定/清除來控制計時/計數器 0 開/

29

關。

IE1 TCON.3 外部中斷 1信號邊緣觸發旗號

當外部中斷 1信號邊緣觸發被偵測到時，由

硬體設定此位元，當中斷處理完畢後自動清

除。

IT1 TCON.2 外部中斷 1信號型態控制位元

由軟體設定/清除來指示外部中斷 1 的中斷

信號是下降邊緣觸發（設為 1），還是低準位

信號觸發（設為 0）。

IE0 TCON.1 外部中斷 0信號邊緣觸發旗號

當外部中斷 0信號邊緣觸發被偵測到時，由

硬體設定此位元，當中斷處理完畢後自動清

除。

IT0 TCON.0 外部中斷 0信號型態控制位元

由軟體設定/清除來指示外部中斷 0 的中斷

信號是下降邊緣觸發（設為 1），還是低準位

信號觸發（設為 0）。

30

模式 0

兩個計時器在模式 0 時，是一個將系統 clock預除 32 的

8 位元計時器，下圖顯示模式 0的方塊圖示（TIMER 0 及 TIMER

1 相同）：

計時/計數器 1作業模式 0 方塊圖示：13 位元計數器

《圖 2-2.4》

在此模式，計時器的暫存器被設定為一個 13 位元的暫存

器，當計數上數運作由全部 1變成全部 0 時，計時器的中斷旗

號 TF1會被設定。

由圖示，計數的來源輸入致能（圖示中的 CONTROL）條件

為：

1. 當 TR1 為 0時，計數一律停止。

2. 當 TR1 為 1，且 GATE 同時為 1時，允許計時器的來源輸

31

入致能由外部接腳 /INT1 來控制，此方式可應用於脈

衝寬度的測量（待測脈衝信號由 /INT1 接腳輸入，C/T

= 1，來計算脈衝高準位的時間）。

13 位元暫存器由 TH1 的全部 8位元，和 TL1的低 5 位元

所組成，TL1的高 3 位元將為不確定值，須予忽略。設定 TR1

來啟動計時器時，此 13位元暫存器的內容值不會被清除。

模式 1

模式 1作業方式相同於模式 0，差別只在於模式 1是使用

16 位元的計數暫存器，計數暫存器由 TL1/TH1組成，計數範圍

由 0000H ~ FFFFH 上數方式運作，當由 FFFFH變成 0000H 時，

即產生溢位（overflow）旗號，溢位後計數器仍會繼續上數計

數，溢位旗號就是 TCON的 TF1位元，可被軟體來讀/寫。

計時/計數器 1作業模式 1 方塊圖示：16 位元計數器

《圖 2-2.5》

32

模式 2

模式 2是將計時器暫存器設定成一個 8位元的計數器，此

8 位元計數器是 TL1，且具有自動重載功能。TL1的溢位不只設

定 TF1，同時會從 TH1載入初值，並開始上數計數，TH1的內

容值不會因自動重載動作而改變。

模式 2的作業方式大致與模式 1類似，差別在於當溢位

後，模式 1是由 0繼續上數，而模式 2是載入 TH1的內容到 TL1，

並由此值開始繼續上數動作。

計時/計數器 1作業模式 2 方塊圖示：8位元自動重載

《圖 2-2.6》

33

模式 3

TIMER 1在模式 3時，是單純的停止計數，就如同令 TR1 =

0 一樣。

TIMER 0在模式 3時，會建立 TL0和 TH0成為兩個分離的

計數器。TL0是由 TIMER 0 的相關控制位元（C/T、GATE、TR0、

/INT0、TF0）來控制，而 TH0被鎖定成一個計時器功能（計算

機器週期），並且使用 TIMER 1 的 TR1、TF1來控制與反應 TH0

溢位，因此 TH0是會產生 TIMER 1 的中斷向量。

模式 3的應用，是在需要一個額外 8 位元計時器或計數器

的場合。在此模式下的 TIMER 0，8051 能夠展現 3 個計時/計

數器的功能，8052 則有 4個。當 TIMER 0在模式 3時，TIMER 1

可以借由切換進入或離開模式 3的手法，來被打開或關閉。在

此情況，TIMER 1仍然可被使用於串列埠的 BAUD RATE 產生器，

或是無需計時中斷處理的應用場合。

計時/計數器 1作業模式 3 方塊圖示：TIMER 0成為 2 個

分離的計數器

34

《圖 2-2.7》

35

2-2 掃瞄解碼器/解多工器

TTL 74154 是 4對 16 的解碼器/解多工器，是非常普遍的

IC，其 16個輸出最多只有一個輸出為 LOW，所以非常適合此專

題的掃瞄功能需求。

74154因製程不同，會有 74LS154、74F154，74HC154，

74HCT154等等型態編號，但其邏輯功能是完全相同的。

《圖 2-2.8》

74154是 24支腳的 IC 封裝，其接腳功能如下：

36

A ~ D：解碼信號輸入

/G1、/G2：低電位致能信號輸入，低電位動作

OUTPUT 0 ~ 15：解碼信號輸出，低電位動作

GND：接地

VCC：IC工作電壓輸入

當致能信號不成立時，解碼信號輸出全部呈高電位，即無動

作，下圖以邏輯符號表現較易展現致能信號：

《圖 2-2.9》

37

由致能信號的邏輯符號可看出，當/G1 = Low、/G2 = Low時，

74154的解碼動作才會工作。

《圖 2-2.10》

以真值表更能對 74154的輸入、輸出信號的關係，一目了然。

其中：

H = 高電位

L = 低電位

X = 忽略

由表上可看出，當 G1、G2只要有 1 個信號無致能，輸出 0 ~ 15

都是呈高電位，即無動作。

當 G1、G2全部在致能條件下，A ~ D 的輸入，會令相對的輸

38

出 0 ~ 15 輸出腳輸出為低電位，如 D C B A (D 為高位元) =

LHLH(101 十進值是 5)，則輸出 5 會輸出低電位，其他輸出

都是呈高電位，如果同時有兩個以上輸出低電位，表示此 74154

IC 已損壞了。

運用此解碼特性，在 D、C、B、A 循環輸入 0000 -> 0001 ->

0010 -> 0011 -> 0100 -> 0101 -> 0110 -> 0111 -> 1000 ->

1001 -> ………，輸出的解碼信號會是輸出 0、1、2、3、4、

5、6、7、8、9 ………，此輸出的解碼信號就可用來控制後面

的電路了。

39

第三章 製作過程

3-1 LED 矩陣顯示掃瞄

如《圖 3-1》，這是此專題所使用的 16 x 16 共陰極 LED 矩

陣的內部等效電路，矩陣式 LED的好處是能夠用較少的控制接

腳，控制較多的 LED。

《圖 3-1》

40

《圖 3-2》

要控制 LED矩陣，都是使用掃瞄顯示的方式。將《圖 3-2》

的 YD 0~15 任 1 PIN 接到高電位，若 XD 0~15 其中 1 PIN 接

到低電位的話，則 YD、XD交叉的 LED燈即會導通發亮。

41

《表 3-1》顯示一個圖樣的顯示範例圖樣表，○表示不亮，●

表示亮。

圖像

X0 ~ X15

Y15

Y14

Y13

Y12

Y11

Y10

Y9

Y8

Y7

Y6

Y5

Y4

Y3

Y2

Y1

○○○○●●○○○○○○

○○○○

○○○●●●●○○○○○

○○○○

○○○○●●○○○○○○

○○○○

○○○○○●●○○○○○

○○○○

○○○○○●●●●●○○

○○○○

○○○○○●●●○○●○

○○○○

○○○○●○●●○○○●

○○○○

○○○●○○○●●○○○

42

Y0 ○○○○

○○○○○○○●●○○○

○○○○

○○○○○○○●○●○○

○○○○

○○○○○○○●○○●●

○○○○

○○○○○○●○○○○○

●○○○

○○○○○●○○○○○○

●○○○

○○●●●○○○○○○○

●○○○

○○○○○○○○○○○●

○○○○

○○○○○○○○○○○○

○○○○

《表 3-1》

●對應到顯示碼的位元，用邏輯 High表示，所以 Y15 的

43

顯示碼為二進位 0000110000000000 = 十六進位 0C00H。

在 Xx 為要點亮的顯示碼，而在 Yx是依序給予高電位，來

掃瞄點亮相對應的顯示碼。在上表的圖示中，先將 Y15的顯示

碼 0C00H 放於 Xx上，然後在將 Y15 設為高電位，則 Y15對應

到 X4、X5的燈亮。

然後 Y15 設為低電位，將 Y14的顯示碼 1E00H放於 Xx 上，

再將 Y14 設為高電位，此時只有 Y14 對應到 X3~6的燈亮，如

此反覆掃瞄 Y15~0，在人眼的視覺上，就看到如表上的點圖樣

了。變化不同的圖樣表，就可達到動態的視覺。

44

3-2 行走小綠人點矩陣圖解

本專題使用 16 x 16 的點矩陣來顯示圖樣，共使用 7 個不

同動作的人形圖樣，循序顯示來組成動態的行走動作。每一個

圖樣分前、後半部，從下方開始，由左而右做位元組編碼。不

足的低位元部分補 0。

○○○○●●○○○○○○○○○○

○○○●●●●○○○○○○○○○

○○○○●●○○○○○○○○○○

○○○○○●●○○○○○○○○○

○○○○○●●●●●○○○○○○

○○○○○●●●○○●○○○○○

○○○○●○●●○○○●○○○○

○○○●○○○●●○○○○○○○

○○○○○○○●●○○○○○○○

○○○○○○○●○●○○○○○○

○○○○○○●○○○●○○○○○

○○○○○●○○○○○●○○○○

○○○●●●○○○○○○●○○○

○○○○○○○○○○○○●○○○

○○○○○○○○○○○○○○○○

○○○○○○○○○○○○○○○○

後

半

部

前

半

部

45

《圖 3-2.1》

前半部編碼：

0x0c,0x00,0x1e,0x00,0x0c,0x00,0x06,0x00,0x07,0xc0,0x0

7,0x20,0x0b,0x10,0x11,0x80,

後半部編碼：

0x01,0x80,0x01,0x40,0x02,0x20,0x04,0x10,0x1c,0x08,0x0

0,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,

○○○○●●○○○○○○○○○○

○○○●●●●○○○○○○○○○

○○○○●●○○○○○○○○○○

○○○○○●●○○○○○○○○○

○○○○○●●●●●○○○○○○

○○○○○●●●○○●○○○○○

○○○○●○●●○○○●○○○○

○○○●○○○●●○○○○○○○

○○○○○○○●●○○○○○○○

○○○○○○○●○●○○○○○○

○○○○○○○●○○●●○○○○

○○○○○○●○○○○○●○○○

○○○○○●○○○○○○●○○○

○○●●●○○○○○○○●○○○

○○○○○○○○○○○●○○○○

○○○○○○○○○○○○○○○○

《圖 3-2.2》

前半部編碼：

0x0c,0x00,0x1e,0x00,0x0c,0x00,0x06,0x00,0x07,0xc0,0x0

7,0x20,0x0b,0x10,0x11,0x80,

46

後半部編碼：

0x01,0x80,0x01,0x40,0x01,0x30,0x02,0x08,0x04,0x08,0x3

8,0x08,0x00,0x10,0x00,0x00,

○○○○●●○○○○○○○○○○

○○○●●●●○○○○○○○○○

○○○○●●○○○○○○○○○○

○○○○○●●○○○○○○○○○

○○○○○○●●●○○○○○○○

○○○○○○●●○●○○○○○○

○○○○○●●●○○●○○○○○

○○○○●○○●●○●○○○○○

○○○○○○○●●○○○○○○○

○○○○○○○●○●○○○○○○

○○○○○○○●○●○○○○○○

○○○○○○●○○○●○○○○○

○○○○○○●○○○○●○○○○

○○○○●●●○○○●●○○○○

○○○○○○○○○○○○○○○○

○○○○○○○○○○○○○○○○

《圖 3-2.3》

前半部編碼：

0x0c,0x00,0x1e,0x00,0x0c,0x00,0x06,0x00,0x03,0x80,0x0

3,0x40,0x07,0x20,0x09,0xa0,

後半部編碼：

0x01,0x80,0x01,0x40,0x01,0x40,0x02,0x20,0x02,0x10,0x0

e,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,

47

○○○○○●●○○○○○○○○○

○○○○●●●●○○○○○○○○

○○○○○●●○○○○○○○○○

○○○○○○●●○○○○○○○○

○○○○○○●●●○○○○○○○

○○○○○○●●○●○○○○○○

○○○○○○○●●○●○○○○○

○○○○○○○●●○●○○○○○

○○○○○○●○●●○○○○○○

○○○○○○○●●●○○○○○○

○○○○○○●○○●○○○○○○

○○○○○●○○○○●●○○○○

○○○○○○●●○○○○●○○○

○○○○○○○●○○○○●○○○

○○○○○●●●○○○○○○○○

○○○○○○○○○○○○○○○○

《圖 3-2.4》

前半部編碼：

0x06,0x00,0x0f,0x00,0x06,0x00,0x03,0x00,0x03,0x80,0x0

3,0x40,0x01,0xa0,0x01,0xa0,

後半部編碼：

0x02,0xc0,0x01,0xc0,0x02,0x40,0x04,0x30,0x03,0x08,0x0

1,0x08,0x07,0x00,0x00,0x00,

48

○○○○○●●○○○○○○○○○

○○○○●●●●○○○○○○○○

○○○○○●●○○○○○○○○○

○○○○○○●●○○○○○○○○

○○○○○○●●●○○○○○○○

○○○○○○●●○●○○○○○○

○○○○○○○●●○●○○○○○

○○○○○○○●●○●○○○○○

○○○○○○●○●●○○○○○○

○○○○○○○●●●○○○○○○

○○○○○○●○○●○○○○○○

○○○○○○●○○○●○○○○○

○○○○○○○●●○○●○○○○

○○○○○○○○●○●●○○○○

○○○○○○●●●○○○○○○○

○○○○○○○○○○○○○○○○

《圖 3-2.5》

前半部編碼：

0x06,0x00,0x0f,0x00,0x06,0x00,0x03,0x00,0x03,0x80,0x0

3,0x40,0x01,0xa0,0x01,0xa0,

後半部編碼：

0x02,0xc0,0x01,0xc0,0x02,0x40,0x02,0x20,0x01,0x90,0x0

0,0xb0,0x03,0x80,0x00,0x00,

49

○○○○○●●○○○○○○○○○

○○○○●●●●○○○○○○○○

○○○○○●●○○○○○○○○○

○○○○○○●○○○○○○○○○

○○○○○○●●○○○○○○○○

○○○○○○●●●○○○○○○○

○○○○○○○●●●○○○○○○

○○○○○○○●●●○○○○○○

○○○○○○○○●●○○○○○○

○○○○○○○○●●○○○○○○

○○○○○○○●○●●○○○○○

○○○○○○○○●○●○○○○○

○○○○○○○○●●●○○○○○

○○○○○○○○○○●○○○○○

○○○○○○○○●●●○○○○○

○○○○○○○○○○○○○○○○

《圖 3-2.6》

前半部編碼：

0x06,0x00,0x0f,0x00,0x06,0x00,0x02,0x00,0x03,0x00,0x0

3,0x80,0x01,0xc0,0x01,0xc0,

後半部編碼：

0x00,0xc0,0x00,0xc0,0x01,0x60,0x00,0xa0,0x00,0xe0,0x0

0,0x20,0x00,0xe0,0x00,0x00,

50

○○○○○●●○○○○○○○○○

○○○○●●●●○○○○○○○○

○○○○○●●○○○○○○○○○

○○○○○○●●○○○○○○○○

○○○○○○●●●○○○○○○○

○○○○○○○●○●○○○○○○

○○○○○○●●●○●○○○○○

○○○○○○●●●○●○○○○○

○○○○○○○○●●○○○○○○

○○○○○○○○●●○○○○○○

○○○○○○○●●○○○○○○○

○○○○○○●○○●○○○○○○

○○○○○○○●○○●●○○○○

○○○○○○●●○○○○●○○○

○○○○○○○○○○●●●○○○

○○○○○○○○○○○○○○○○

《圖 3-2.7》

前半部編碼：

0x06,0x00,0x0f,0x00,0x06,0x00,0x03,0x00,0x03,0x80,0x0

1,0x40,0x03,0xa0,0x03,0xa0,

後半部編碼：

0x00,0xc0,0x00,0xc0,0x01,0x80,0x02,0x40,0x01,0x30,0x0

3,0x08,0x00,0x38,0x00,0x00,

51

3-3 電晶體開關

「電晶體(transistor)」是一種半導體元件，也是最被使

用於電子開關的電子零件，它由三個 N 與 P型半導體材料所構

成，外形上有三個接腳，分別是射極(emitter)、基極(base)、

與集極(collector)，有 NPN 與 PNP 兩種基本類型，功能差別

在於電流方向，下圖是小功率電晶體的外觀與表示符號。

《圖 3-3.1》

注意：電晶體接腳名稱依廠牌編號會有不同，使用時應查閱該

電晶體廠牌編號的資料文件

電晶體最主要的功能是放大電流訊號，當基極到射極之間

有微量電流導通時，會觸發集極到射極之間的大電流。以下分

別對利用 NPN與 PNP電晶體常應用到的電子開關電路做說明。

52

● NPN 電晶體當當子開關：

《圖 3-3.2》

當 CTRL=LOW 時，B-E 極不導通，C-E 極亦不導通，電晶體為

OFF 狀態，RL 無電流通過。

當 CTRL=HIGH 時，B-E 極順向導通，C-E 極亦導通，電晶體為

ON 狀態，RL 有電流通過。

● PNP 電晶體當當子開關：

《圖 3-3.3》

53

當 CTRL=HIGH 時，E-B 極不導通，E-C 極亦不導通，電晶體為

OFF 狀態，RL 無電流通過。

當 CTRL=LOW 時，E-B 極順向導通，E-C 極亦導通，電晶體為

ON 狀態，RL 有電流通過。

由上面 NPN 與 PNP 電晶體電子開關的特性比較，可看出：

CTRL = HIGHT 時，NPN 電晶體為 ON，而 PNP 電晶體為 OFF。

CTRL = LOW 時，NPN 電晶體為 OFF，而 PNP 電晶體為 ON。

所以在實際電路應用設計時，可依 CTRL控制腳的特性，來選

擇用 NPN 還是 PNP 電晶體來當電子開關。

54

3-4.1 硬體方塊圖

《圖 3-4.1》

8051

系統重置

電路

工作頻率

振盪電路

電池

電源

電源

開關

系統

電源

16x16

LED

矩陣

4->16

解碼

器

電晶

體驅

動

55

3-4.2 硬體線路圖

《圖 3-4.2》

56

《圖 3-4.2》

57

3-4.3 零件材料表

零件名稱 數

量

位置 備註

AT89C51 1 U8

40 pin IC 座 1 U8

TTL 74154 1 U9

電容 30pF 陶瓷 2 C2,C3 20~30p 都可

電容 10uF電解 1 C1

電容 100uF電解 1 C4

PNP 電晶體 16 Q15~30 2N2907

14.318MHz XTAL 1 Y1

電阻 1K歐姆 29 R16~31

電阻 10K 歐姆 1 R1

16x16 LED 矩陣 1 DM1

電源開關 1 SW1 3 PIN開關

2 PIN 莫士座 1 CN1 接電源

3 號電池座 1 4 顆裝

3 號電池 4

洞洞板 1

58

3-4.4 程式檔

此專題使用 KEIL C51 C 語言程式，使用者需先安裝 KEIL

uVision 2 的編譯軟體，相關的 8051 C 語言原始程式碼，都

在 KeilC51的目錄下。安裝好 KEIL uVision 2後，在 KeilC51

目錄下直接點選 LDM201.Uv2這個 project file 即可，有關

KEIL uVision 2 的操作，請自行參考相關資料。

程式結構由下列數個程式模組所組成：

Main.c：主程式，執行主要的程式迴路相關程序處理。

System.h：定義全系統重要的參考符號。

Led16x16.c 及 Led16x16.h：LED矩陣掃瞄顯示處理與字型。

Tick.c 及 Tick.h：計時器中斷處理，提供標準鐘控時間，用

於標準時間計數及延遲時間計算。

用 Keil uVision2 組譯後，燒錄檔 LDM201.HEX會產生在

KeilC51\HEX的目錄下。

59

3-5.1 8051程式流程

《圖 3-5.2》

開始

初始系統鐘控計時

初始 LED 矩陣顯示

圖示顯示延遲

到時？

重置貼字顯示延

遲時間

文字表顯示

完畢？

LED 矩陣顯示掃瞄

圖示位置索引值遞增

No Yes

No Yes 重置圖示

位置索引

值

載入圖像表位置

設定圖示顯示延遲時間

60

3-5.2 成品操作

《圖 3-5.2》

接上電源，打開電源開關，即可看到 LED 矩陣的動態小綠人顯

示效果。

電源

開關

電源

輸入

61

3-6 程式列表

【Main.c】

#include <reg51.h>

#include <stdlib.h>

#include "system.h"

#include "tick.h"

#include "led16x16.h"

#define MAN_WALK_TIME MS_100 //動態顯示延遲時間

typedef enum enumOperatingMode

{OP_WalkingSetup, //圖示初始程序

OP_WalkingGo, //動態圖示顯示程序

OP_End}OperatingModeIndex;

unsigned char OpMode; //作業模式碼

unsigned char **MatrixTableBase; //矩陣圖型表指標

unsigned int IconIndex; //圖示位置索引值

unsigned int tDelay; //時間延遲

bit fDisplayMode; //矩陣顯示模式

void main(void)

{InitTick(); //初始系統計時器

InitLedMatrix(); //初始 LED矩陣

OpMode = OP_WalkingSetup; //初始作業模式

while (1) //無窮主迴路

{switch (OpMode) //辨識目前作業模式碼

{case OP_WalkingSetup: //圖示顯示初始程序 MatrixTableBase =

WalkingPasteTable;//取得圖像表位置

fDisplayMode = SCAN_PASTE; //圖示顯示模式

IconIndex = 0; //初始顯示索引值

tDelay = GetSystemTick() + MAN_WALK_TIME; //設定圖示

顯示延遲時間

OpMode = OP_WalkingGo;//進入圖示顯示程序

break;

case OP_WalkingGo: //動態圖示顯示程序

62

if(GetSystemTick() == tDelay) //檢查顯示延遲時間是否

到時

{IconIndex++; //圖示位置索引值遞增

if(MatrixTableBase[IconIndex] == 0) //檢查圖示表是

否顯示完畢

IconIndex = 0; //重置圖示位置索引值

tDelay += MAN_WALK_TIME;//重置延遲時間

}

break;

}

ScanMatrixTabShift(MatrixTableBase,IconIndex,fDisplayMode); //LED矩

陣掃瞄顯示

}

}

【System.h】

/******************************************

定義目前硬體使用的振盪器頻率值,以 Hz為單位

供計時器與相關的延遲程式當基準

******************************************/

#define XTAL 14318000 //14.318MHz

63

【Led16x16.c】

#define LED16X16_C

#include <reg51.h>

#include "led16x16.h"

#define ScanPort P3 //掃瞄控制埠

#define SCAN_MASK 0xf0 //掃瞄埠罩遮位元

#define MatrixDataPortH P0 //字型上半資料埠

#define MatrixDataPortL P2 //字型下半資料埠

sbit LedMatrixEnable = P3^3; //矩陣顯示致能控制

unsigned char Hbytecover(unsigned char);

unsigned char ScanCover(void);

unsigned char ScanIndex; //掃瞄索引值

unsigned char code EmptyFont[]= { //空白

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0

x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

};

/* 小綠人分解圖示 */

unsigned char code Walking0[]= {

0x0c,0x00,0x1e,0x00,0x0c,0x00,0x06,0x00,0x07,0xc0,0x07,0x20,0x0b,0x10,0

x11,0x80,

0x01,0x80,0x01,0x40,0x02,0x20,0x04,0x10,0x1c,0x08,0x00,0x08,0x00,0x00,0

x00,0x00,

};

unsigned char code Walking1[]= {

0x0c,0x00,0x1e,0x00,0x0c,0x00,0x06,0x00,0x07,0xc0,0x07,0x20,0x0b,0x10,0

x11,0x80,

0x01,0x80,0x01,0x40,0x01,0x30,0x02,0x08,0x04,0x08,0x38,0x08,0x00,0x10,0

x00,0x00,

};

unsigned char code Walking2[]= {

0x0c,0x00,0x1e,0x00,0x0c,0x00,0x06,0x00,0x03,0x80,0x03,0x40,0x07,0x20,0

x09,0xa0,

0x01,0x80,0x01,0x40,0x01,0x40,0x02,0x20,0x02,0x10,0x0e,0x30,0x00,0x00,0

64

x00,0x00,

};

unsigned char code Walking3[]= {

0x06,0x00,0x0f,0x00,0x06,0x00,0x03,0x00,0x03,0x80,0x03,0x40,0x01,0xa0,0

x01,0xa0,

0x02,0xc0,0x01,0xc0,0x02,0x40,0x04,0x30,0x03,0x08,0x01,0x08,0x07,0x00,0

x00,0x00,

};

unsigned char code Walking4[]= {

0x06,0x00,0x0f,0x00,0x06,0x00,0x03,0x00,0x03,0x80,0x03,0x40,0x01,0xa0,0

x01,0xa0,

0x02,0xc0,0x01,0xc0,0x02,0x40,0x02,0x20,0x01,0x90,0x00,0xb0,0x03,0x80,0

x00,0x00,

};

unsigned char code Walking5[]= {

0x06,0x00,0x0f,0x00,0x06,0x00,0x02,0x00,0x03,0x00,0x03,0x80,0x01,0xc0,0

x01,0xc0,

0x00,0xc0,0x00,0xc0,0x01,0x60,0x00,0xa0,0x00,0xe0,0x00,0x20,0x00,0xe0,0

x00,0x00,

};

unsigned char code Walking6[]= {

0x06,0x00,0x0f,0x00,0x06,0x00,0x03,0x00,0x03,0x80,0x01,0x40,0x03,0xa0,0

x03,0xa0,

0x00,0xc0,0x00,0xc0,0x01,0x80,0x02,0x40,0x01,0x30,0x03,0x08,0x00,0x38,0

x00,0x00,

};

/* 圖示表 */

code unsigned char *WalkingPasteTable[] = {

&Walking0,

&Walking1,

&Walking2,

&Walking3,

&Walking4,

&Walking5,

&Walking6,

0,

};

65

/*-----------------------------

LED矩陣跑馬掃瞄顯示

-----------------------------*/

void ScanMatrixTabShift(unsigned char **tab,unsigned int line_index,bit

action)

{

unsigned char yy1,yy2,port;

unsigned int shiftbuf1,shiftbuf2;

unsigned char char_index;

unsigned char char_pixel_offset;

unsigned char *icon;

if(action == SCAN_SHIFT)

{ //跑馬顯示模式

char_index = line_index / FONT_WIDE; //第幾個字

icon = *(tab+char_index); //最左的單字的字型起點位置

char_pixel_offset = line_index % FONT_WIDE; //單字的位移值

yy1 = *(icon+(ScanIndex*2)); //取得矩陣 0的資料

yy2 = *(icon+(ScanIndex*2) + 1); //取得矩陣 1的資料

if(char_pixel_offset == 0)

yy1 = Hbytecover(yy1);

else

{

shiftbuf1 = yy1;

shiftbuf1 <<= 8;

shiftbuf1 += yy2;

shiftbuf1 <<= char_pixel_offset;

icon = *(tab + char_index + 1); //下一個字的起點位置

shiftbuf2 = *(icon+(ScanIndex*2)); //取得矩陣 0的資料

shiftbuf2 <<= 8;

shiftbuf2 += *(icon+(ScanIndex*2) + 1); //取得矩陣 1的資料

shiftbuf2 >>= (FONT_WIDE - char_pixel_offset);

shiftbuf1 += shiftbuf2;

yy2 = shiftbuf1;

shiftbuf1 >>= 8;

yy1 = shiftbuf1;

66

yy1 = Hbytecover(yy1);

}

}

else //貼字顯示模式

{

icon = *(tab + line_index); //字型起點位置

yy1 = Hbytecover(*(icon+(ScanIndex*2))); //取得矩陣 0的資料

yy2 = *(icon+(ScanIndex*2) + 1); //取得矩陣 1的資料

}

port = ScanPort; //取得掃瞄埠的現值

port &= ~SCAN_MASK; //清除矩陣掃瞄的位元

port |= ScanCover();

LedMatrixEnable = LED_MATRIX_OFF; //關閉 LED矩陣顯示

MatrixDataPortH = ~yy1; //送出字型上半資料

MatrixDataPortL = ~yy2; //送出字型下半資料

//輸出掃瞄值

ScanPort = port; //送出掃瞄值到掃瞄埠

LedMatrixEnable = LED_MATRIX_ON; //打開 LED矩陣顯示

//計算下一條掃瞄值

ScanIndex++; //掃瞄索引值遞增

if(ScanIndex == FONT_HIGH) //檢查是否到達最大值

ScanIndex = 0; //重置掃瞄索引值

}

/*-----------------------------

左半邊字型轉換

-----------------------------*/

unsigned char Hbytecover(unsigned char orbyte)

{

unsigned char val;

val = 0;

val |= (orbyte & 0x01)? 0x80:0;

67

val |= (orbyte & 0x02)? 0x40:0;

val |= (orbyte & 0x04)? 0x20:0;

val |= (orbyte & 0x08)? 0x10:0;

val |= (orbyte & 0x10)? 0x08:0;

val |= (orbyte & 0x20)? 0x04:0;

val |= (orbyte & 0x40)? 0x02:0;

val |= (orbyte & 0x80)? 0x01:0;

return(val);

}

/*-----------------------------

LED矩陣掃瞄轉換

-----------------------------*/

unsigned char ScanCover(void)

{

unsigned char val;

unsigned char inv;

inv = FONT_HIGH-ScanIndex-1;

val = 0;

val |= (inv & 0x1)? 0x08:0;

val |= (inv & 0x2)? 0x04:0;

val |= (inv & 0x4)? 0x02:0;

val |= (inv & 0x8)? 0x01:0;

return(val << 4);

}

/*-----------------------------

初始 LED矩陣掃瞄顯示

-----------------------------*/

void InitLedMatrix(void)

{

LedMatrixEnable = LED_MATRIX_OFF; //關閉 LED矩陣顯示

ScanIndex = 0; //初始掃瞄索引值

}

68

【Led16x16.h】

#define FONT_WIDE 16 //字寬

#define FONT_HIGH 16 //字高

#define LED_MATRIX_ON 0 //打開 LED矩陣顯示

#define LED_MATRIX_OFF 1 //關閉 LED矩陣顯示

#define SCAN_PASTE 0 //貼字顯示

#define SCAN_SHIFT 1 //跑馬顯示

void InitLedMatrix(void);

void ScanMatrixTabShift(unsigned char **,unsigned int,bit);

#ifndef LED16X16_C

extern code unsigned char *CharPasteTable[];

extern code unsigned char *FontTable[];

extern code unsigned char *WalkingPasteTable[];

#endif

69

【Tick.c】

/*--------------------------------------------------

系統鐘控計時中斷服務常式

--------------------------------------------------*/

#include <reg51.h>

#include "system.h"

#include "tick.h"

#define TICK_INTERRUPT_PERIOD_CNT

(((XTAL*TICK_INTERRUPT_PERIOD_MS)/1000)/12)

/*********************************************************

MICRO_ADJUST = 計時器中斷時間準確度微調，如中斷誤差，單位=指令時間,

值減少則調慢(中斷週期時間調長)

*********************************************************/

#define MICRO_ADJUST 22 //鐘控計時準確度微調

#define TICK_PERIOD ((65536-TICK_INTERRUPT_PERIOD_CNT)+MICRO_ADJUST)

unsigned int SystemTick; //系統鐘控計時值

unsigned int StableTick; //檢查計時值穩定

/*========================================================

讀取系統鐘控計時值

========================================================*/

unsigned int GetSystemTick(void)

{

do

{

StableTick = SystemTick; //讀取鐘控計時值

}while(StableTick != SystemTick); //若無改變則跳出

return(StableTick); /* 傳回系統鐘控值 */

}

/*------------------------------------------

初始系統鐘控計時器中斷設定參數

------------------------------------------*/

void InitTick(void)

70

{

SystemTick = 0; //清除系統鐘控計時值

TMOD &= 0xf0; /* 清除計時模式控制位元 */

TMOD |= 0x1; /* 設定 16 位元計時 */

TR0 = 0; /* 停止計時 */

TF0 = 0; /* 清除計時溢位旗號 */

TH0 = TICK_PERIOD >> 8; /* 載入系統鐘控計時值高位元組 */

TL0 = (unsigned char)TICK_PERIOD; /* 載入系統鐘控計時值低位元組 */

PT0 = 1; //系統鐘控中斷為最高優先權

TR0 = 1; /* 開始計時 */

ET0 = 1; /* 致能計時器 0中斷 */

EA = 1; /* 致能中斷開關 */

}

/*------------------------------------------

系統鐘控計時中斷服務常式

------------------------------------------*/

void timer0 (void) interrupt 1 using 1

{

TR0 = 0; //停止計時

TH0 = TICK_PERIOD >> 8; //重載高位元組

TL0 = (unsigned char)TICK_PERIOD; //重載低位元組

TR0 = 1; //開始計時

SystemTick++; //遞增系統計時時間

}

71

【Tick.h】

#define TICK_INTERRUPT_PERIOD_MS 10 //鐘控時間中斷週期(ms)

#define MS_100 (100/TICK_INTERRUPT_PERIOD_MS)

#define MS_200 (2 * MS_100)

#define MS_300 (3 * MS_100)

#define MS_400 (4 * MS_100)

#define MS_500 (5 * MS_100)

#define MS_600 (6 * MS_100)

#define MS_700 (7 * MS_700)

#define SEC_1 (10 * MS_100)

void InitTick(void);

unsigned int GetSystemTick(void);

72

第四章 結果與討論

購買材料以及電路製作，起先選擇本次的專題是因為市面

上有許多的相關產品也常接觸到，但始終無法了解他的原理，

因而做為此次的專體研究目標。運用單晶片，我們的LED點矩

陣是使用自製的數個LED點矩陣組成，一個電路下來也需要有

上百條的線路，但我們對於電路硬體分析部份還不至感到困

難；在程式方面是我們需要加強以及努力的重點，我們也初步

的了解到LED矩陣掃瞄顯示的原理。單晶片在我們日常生活中

經常運用，在諸多的方面只是我們沒想到而已，因而對單晶片

有一些認知後就可以利用他做更多的功能，這也是研究的一個

重點。

73

第四章 結果與討論第五章 參考文獻資料

8051/8951 理論與實務應用(第二章 2.1、2.2、2.3)

作者：徐椿樑、陳輔賢/著

出版社：全華科技

出版日期：2004年 09 月 11日

叢書系列：大專電子

規格：平裝 / 336 頁 / 16 K / 普級 / 單色印刷 / 初版

出版地：台灣

8051 單晶片微電腦專題製作(第二章 2.4、2.5、2.6)

作者：郭庭吉/著

出版社：台科大

出版日期：2004年 08 月 31日

叢書系列：TOOL系列

規格：平裝 / 336 頁 / 16K / 普級 / 單色印刷 / 初版

出版地：台灣

74

8051 單晶片設計實務：組合語言版 (第三、五、六章)

作者：楊明豐/著

出版社：碁峰

出版日期：2003年 04 月 29日

叢書系列：電腦硬體

規格：平裝 / 752 頁 / 18K / 普級 / 單色印刷 / 初版

出版地：台灣

8051 單晶片 C 語言程式設計－使用 Keil Cx51(第九章 9.1)

作者：鄭美珠、李鴻鵬

出版社：全華科技

出版日期：2008年 07 月 24日

叢書系列：大專電子

規格：平裝 / 448 頁 / 16k / 普級 / 單色印刷 / 初版

出版地：台灣

書名：電晶體電路（上）、（下）

編譯：王廖明

出版社：全華科技圖書股份有限公司