一切都要从我捡到一个51单片机说起，深度再学习驱动OLED

1万 · 2023-4-23 16:10

本帖最后由 gaoyang9992006 于 2023-4-23 16:15 编辑

#申请原创# @21小跑堂
捡到了一个十几年前学单片机时候的入门单片机：AT89S52，于是我觉得我应该做点什么，又去翻腾垃圾捡了一片DS1302,从一个玩具上捡到一个32.768KHZ晶振，又找到了一片0.91寸，I2C接口的OLED。还有一个ADC，TLC2543,DS12887，于是去嘉立创薅羊毛打了一个板子开始玩起来。
3D效果图

实物图

以前做什么都是本着能用就好的拿来主义，很少去深度思考人家怎么写的。比如这个OLED模块，大部分都是用厂家提供的那一套，没有思考怎么写的，底层怎么实现的，也就是不重复造轮子，然而我今天闲了，要看看轮子怎么造的，最后我也要仿造人家的轮子做个零件出来。
1、I2C的基础操作函数
看了一下厂家提供的示例，比如51单片机用IO模拟I2C的基础函数有：起始信号、结束信号、等待信号响应

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//起始信号

void I2C_Start(void)

{

OLED_SDA_Set();

OLED_SCL_Set();

IIC_delay();

OLED_SDA_Clr();

IIC_delay();

OLED_SCL_Clr();



}



//结束信号

void I2C_Stop(void)

{

OLED_SDA_Clr();

OLED_SCL_Set();

IIC_delay();

OLED_SDA_Set();

}



//等待信号响应

void I2C_WaitAck(void) //测数据信号的电平

{

OLED_SDA_Set();

IIC_delay();

OLED_SCL_Set();

IIC_delay();

OLED_SCL_Clr();

IIC_delay();

}

2、I2C的字节写入函数：写入一个字节

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//写入一个字节

void Send_Byte(u8 dat)

{

u8 i;

for(i=0;i<8;i++)

{

OLED_SCL_Clr();//将时钟信号设置为低电平

if(dat&0x80)//将dat的8位从最高位依次写入

{

OLED_SDA_Set();

}

else

{

OLED_SDA_Clr();

}

IIC_delay();

OLED_SCL_Set();

IIC_delay();

OLED_SCL_Clr();

dat<<=1;

}

}

3、在以上的基础函数前提下可以操作OLED了，通过以上的组合可以实现给OLED写入指令或数据

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//发送一个字节

//向SSD1306写入一个字节。

//mode:数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;

void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 mode)

{

I2C_Start();

Send_Byte(0x78);

I2C_WaitAck();

if(mode){Send_Byte(0x40);}

else{Send_Byte(0x00);}

I2C_WaitAck();

Send_Byte(dat);

I2C_WaitAck();

I2C_Stop();

}

4、利用基础的写入操作可以实现上层次的传送各种指令和数据给OLED的控制器SSD1306了。

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/*

坐标设置，对于128*32分辨率的OLED：x从127；y从0到3

*/



void OLED_Set_Pos(u8 x, u8 y)

{

OLED_WR_Byte(0xb0+y,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(((x&0xf0)>>4)|0x10,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte((x&0x0f),OLED_CMD);

}

//开启OLED显示

void OLED_Display_On(void)

{

OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD); //SET DCDC命令

OLED_WR_Byte(0X14,OLED_CMD); //DCDC ON

OLED_WR_Byte(0XAF,OLED_CMD); //DISPLAY ON

}

//关闭OLED显示

void OLED_Display_Off(void)

{

OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD); //SET DCDC命令

OLED_WR_Byte(0X10,OLED_CMD); //DCDC OFF

OLED_WR_Byte(0XAE,OLED_CMD); //DISPLAY OFF

}

//清屏函数,清完屏,整个屏幕是黑色的!和没点亮一样!!!

void OLED_Clear(void)

{

u8 i,n;

for(i=0;i<4;i++)

{

OLED_WR_Byte (0xb0+i,OLED_CMD); //设置页地址（0~7）

OLED_WR_Byte (0x00,OLED_CMD); //设置显示位置—列低地址

OLED_WR_Byte (0x10,OLED_CMD); //设置显示位置—列高地址

for(n=0;n<128;n++)OLED_WR_Byte(0,OLED_DATA);

} //更新显示

}







//初始化

void OLED_Init(void)

{



OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD); /*display off*/

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); /*set lower column address*/

OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD); /*set higher column address*/

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); /*set display start line*/

OLED_WR_Byte(0xB0,OLED_CMD); /*set page address*/

OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD); /*contract control*/

OLED_WR_Byte(0xff,OLED_CMD); /*128*/

OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD); /*set segment remap*/

OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD); /*normal / reverse*/

OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD); /*multiplex ratio*/

OLED_WR_Byte(0x1F,OLED_CMD); /*duty = 1/32*/

OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD); /*Com scan direction*/

OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD); /*set display offset*/

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(0xD5,OLED_CMD); /*set osc division*/

OLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD); /*set pre-charge period*/

OLED_WR_Byte(0x1f,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD); /*set COM pins*/

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(0xdb,OLED_CMD); /*set vcomh*/

OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(0x8d,OLED_CMD); /*set charge pump enable*/

OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);

OLED_Clear();

OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD); /*display ON*/

}

5、有了以上基础接下来研究传送进去的数据是怎么对应的显示在128*32的点阵上的。

这个图如果看不懂，就看我的文字，这个芯片最大支持128*64，我手里用的0.91寸的只有128*32，也就是只使用PAGE0~PAGE3
屏幕的点阵横着看作x,即x列，总数是128列，x∈[0,127]
屏幕的点阵竖向看作y,即y行，总数是032行，y∈[0,031]
而芯片写入是按照页写入的，即y属于PAGE0~PAGE3。
所以这一点很重要。注意，下面这个厂家提供的操作函数种的y是对应的页的编号

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/*

坐标设置，对于128*32分辨率的OLED：x从127；y从0到3

*/



void OLED_Set_Pos(u8 x, u8 y) ；

于是乎显示一个1，我们要把1图像的每一列的8BIT装进一个页的数据里。例如下面的图像

这是6*8大小的点阵字符，如果从第一行写，那么就是写入第0页。然后将对应列的几个字节按顺序写入即可。
例如我写入左下角，那么对应的就是PAGE3，然后x坐标对应0,1,2,3,4,5

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 OLED_Set_Pos(0,3);

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_DATA);

OLED_Set_Pos(1,3);

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_DATA);

OLED_Set_Pos(2,3);

OLED_WR_Byte(0x42,OLED_DATA);

OLED_Set_Pos(3,3);

OLED_WR_Byte(0x7F,OLED_DATA);

OLED_Set_Pos(4,3);

OLED_WR_Byte(0x40,OLED_DATA);

OLED_Set_Pos(5,3);

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_DATA);

显示效果

所以明白了这一点，就可以实现各种自定义的图像了，另外也可以使用相关的生成工具生成相关的图像编码。
比如我们绘制一个电池的图标

将11个字节数据放到一个数组，这样我们可以用循环调用。

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 unsigned char temp[11]={0x42,0xFF,0x81,0xBD,0xBD,0xBD,0xBD,0xBD,0x81,0xFF,0x18};

考虑到刚才显示1的那个位置有鼓包，我们将其向右便宜20个像素点放置。同样放在第三页显示。

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 for(i=0;i<11;i++)

{

OLED_Set_Pos(i+20,3);

OLED_WR_Byte(temp[i],OLED_DATA);

}

delay_ms(2000);

显示效果如下，是不是很赞，现在你是不是学会显示任何图案了？

接下来我们造一个函数实现一个点的显示，参数为p（x,y）的绝对坐标

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/*

x:0~127;y:0~31

*/



void setPixel(int x, int y)

{

unsigned char page;

unsigned char bits;

page = y / 8;

bits = y % 8;

OLED_Set_Pos(x,page);

OLED_WR_Byte(1<<bits,OLED_DATA);

}

利用这个函数我们可以绘制正弦曲线了。
接下来测试51使用math.h库函数计算正弦波图像，用于显示正弦波，先直接输出一个，然后翻转一个显示。

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//正弦波

for(i=0;i<128;i++)

{

y=16.0+sin(i*3.1415926/32.0)*16.0;

j=(unsigned int)(y);

setPixel(i,j);



}

OLED_Clear();

//正弦波

for(i=0;i<128;i++)

{

y=16.0-sin(i*3.1415926/32.0)*16.0;

j=(unsigned int)(y);

setPixel(i,j);



}

OLED_Clear();

请注意上面的函数，因为计算过程，正弦函数出来的都是0到1之间的小数，所以要用浮点型，即y为浮点型变量，参与计算的常数也要写作浮点型，免得给优化掉，这样就只能出来一条线了。。。
同样如果更改周期参数即可实现不同周期的正弦波显示。

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   for(k=8;k<=64;k=k*2)

{

for(i=0;i<128;i++)

{

y=16.0-sin(i*3.1415926/(float)k)*16.0;

j=(unsigned int)(y);

setPixel(i,j);

}

OLED_Clear();

}

https://www.bilibili.com/video/BV1Vv4y1E7zb?t=3.8

2万 · 2023-4-23 16:35

执行力max

1万 · 2023-4-23 19:43

如果需要同时使用多个页显示一个符号，可以通过判断是否需要切换下一个页。

比如这个大大的带框的1.
根据点阵写出占用60个字节的数据

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unsigned char yi[60]={

0XFC,0XFC,0X0C,0X0C,0X0C,0X0C,0X0C,0X0C,0X8C,0X0C,0X0C,0X0C,0X0C,0XFC,0XFC,

0XFF,0XFF,0X00,0X00,0X00,0X00,0X02,0XFF,0XFF,0X00,0X00,0X00,0X00,0XFF,0XFF,

0XFF,0XFF,0X00,0X00,0X00,0X00,0X80,0XFF,0XFF,0X80,0X00,0X00,0X00,0XFF,0XFF,

0X3F,0X3F,0X30,0X30,0X30,0X30,0X30,0X30,0X30,0X30,0X30,0X30,0X30,0X3F,0X3F};

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 for(i=0;i<60;i++)

        {

                OLED_Set_Pos(i%15,i/15);

                OLED_WR_Byte(yi[i],OLED_DATA);

        }

这是从第一个位置显示，如果需要指定起点坐标添加一个偏移量在第一个参数即可。

只看该作者 · 2023-4-23 22:21

讲的很不错，我就是那种会用不懂的。

1万 · 2023-4-24 16:34

厉害！

只看该作者 · 2023-4-24 17:11

学习

只看该作者 · 2023-4-25 11:21

07年用12C887和AT89C51做了一个数码管时钟，钉个钉子挂墙上，用了好几年。废旧报警器里抠的12887和89C51，路边捡来的苹果机数码管显示板割掉了一块儿带2003驱动和BCD-7段译码器和数码管的板子。

1万 · 2023-4-26 08:57

chineseboyzxy 发表于 2023-4-25 11:21
07年用12C887和AT89C51做了一个数码管时钟，钉个钉子挂墙上，用了好几年。废旧报警器里抠的12887和89C51， ...

很有时代感的芯片组合。

1万 · 2023-4-26 15:29

本帖最后由 gaoyang9992006 于 2023-4-26 15:31 编辑

补充一个实现反色显示数字的函数

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unsigned char code num[][16]={

{0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00},/*"0",0*/

{0x00,0x00,0x10,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00},/*"1",1*/

{0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x08,0xF0,0x00,0x00,0x30,0x28,0x24,0x22,0x21,0x30,0x00},/*"2",2*/

{0x00,0x30,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x18,0x20,0x21,0x21,0x22,0x1C,0x00},/*"3",3*/

{0x00,0x00,0x80,0x40,0x30,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x06,0x05,0x24,0x24,0x3F,0x24,0x24},/*"4",4*/

{0x00,0xF8,0x88,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,0x00,0x19,0x20,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00},/*"5",5*/

{0x00,0xE0,0x10,0x88,0x88,0x90,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x11,0x20,0x20,0x20,0x1F,0x00},/*"6",6*/

{0x00,0x18,0x08,0x08,0x88,0x68,0x18,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3E,0x01,0x00,0x00,0x00},/*"7",7*/

{0x00,0x70,0x88,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x1C,0x22,0x21,0x21,0x22,0x1C,0x00},/*"8",8*/

{0x00,0xF0,0x08,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x01,0x12,0x22,0x22,0x11,0x0F,0x00},/*"9",9*/

};

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void numberx(unsigned char numb, unsigned char x, unsigned char y, unsigned char flag) {

    unsigned char i;

    for (i = 0; i < 16; i++) {

        if (i == 0 || i == 15) {

            OLED_Set_Pos(x + i, y + 0);

            OLED_WR_Byte(flag ? ~0xFF : 0xFF, OLED_DATA);

            OLED_Set_Pos(x + i, y + 1);

            OLED_WR_Byte(flag ? ~0xFF : 0xFF, OLED_DATA);

        } else if ((i > 0 && i < 4) || (i > 12 && i < 16)) {

            OLED_Set_Pos(x + i, y + 0);

            OLED_WR_Byte(flag ? ~0x01 : 0x01, OLED_DATA);

            OLED_Set_Pos(x + i, y + 1);

            OLED_WR_Byte(flag ? ~0x80 : 0x80, OLED_DATA);

        } else {

            OLED_Set_Pos(x + i, y + 0);

            OLED_WR_Byte(flag ? ~(0x01 | num[numb][i - 4]) : (0x01 | num[numb][i - 4]), OLED_DATA);

            OLED_Set_Pos(x + i, y + 1);

            OLED_WR_Byte(flag ? ~(0x80 | num[numb][i + 4]) : (0x80 | num[numb][i + 4]), OLED_DATA);

        }

    }

}