单片机数码管.ppt
1. 1. 结构种类结构种类l七段七段LEDLED显示器显示器( (数码管数码管) )系发光器件的一种。常用的系发光器件的一种。常用的LEDLED发发光器件有两类：光器件有两类：数码管数码管和和点阵点阵。l数码管内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极数码管内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。常见数码管有管组成，根据各管的亮暗组合成字符。常见数码管有1010根根管脚。管脚排列如下图所示。其中管脚。管脚排列如下图所示。其中COMCOM为公共端，根据内部为公共端，根据内部发光二极管的接线形式可分为发光二极管的接线形式可分为共阴极共阴极和和共阳极共阳极两种。两种。l使用时，共阴极数码管公共端接地，共阳极数码管公共端使用时，共阴极数码管公共端接地，共阳极数码管公共端接电源。每段发光二极管需接电源。每段发光二极管需5 510mA10mA的驱动电流才能正常发的驱动电流才能正常发光，一般需加限流电阻控制电流的大小。光，一般需加限流电阻控制电流的大小。 管脚排列管脚排列 共阴极数码管共阴极数码管 共阳极数码管共阳极数码管 a b c d e f g dp GND a b c d e f g dp +5V a b f c g d e 3 COM e 1 d 2 c 4 dp 5 b 6 a 7 8 f 9 g 10 COM (a) (b) (c) 2. 2. 显示原理显示原理lLEDLED数码管的数码管的a ag g七个发光二极管。加正电压的发光，加零七个发光二极管。加正电压的发光，加零电压的不能发光，不同亮暗的组合就能形成不同的字型，电压的不能发光，不同亮暗的组合就能形成不同的字型，这种组合称为这种组合称为字型码字型码。共阳极和共阴极的字型码是不同的，。共阳极和共阴极的字型码是不同的，如下表所示。如下表所示。 l可采用可采用硬件译码输出字型码硬件译码输出字型码控制显示内容，如采用控制显示内容，如采用74LS4874LS48、CD4511(CD4511(共阴极共阴极) )或或74LS46(74LS47)74LS46(74LS47)、CD4513(CD4513(共阳极共阳极) )。也。也可用单片机可用单片机I/OI/O口直接输出字型码口直接输出字型码控制数码管的显示内容。控制数码管的显示内容。l用单片机驱动用单片机驱动LEDLED数码管显示有很多方法，按显示方式分有数码管显示有很多方法，按显示方式分有静态显示静态显示和和动态显示动态显示。 2. 2. 显示原理显示原理显示显示 段段 符符 号号十六进制代码十六进制代码dp gfedcba共阴极共阴极共阳极共阳极0123456789AbCdEFHP0000000000000000000011111011110111111000111011111011111010001010111111111011011011011110001101111111110100101111100111100100111011011111101011013FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H76HF3HC0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EH89H8CH1. 1. 静态显示的特点静态显示的特点l静态显示静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出去后，数码管始终显示该数据据送出去后，数码管始终显示该数据( (不变不变) )，CPUCPU不再控制不再控制LEDLED。到下一。到下一次显示时，再传送一次新的显示数据。次显示时，再传送一次新的显示数据。l静态显示的接口电路采用静态显示的接口电路采用一个并行口接一个数码管一个并行口接一个数码管，数码管的公共端按数码管的公共端按共阴极或共阳极分别接地或接共阴极或共阳极分别接地或接V VCCCC。这种接法，每个数码管都要单独占。这种接法，每个数码管都要单独占用一个并行用一个并行I/OI/O口，以便单片机传送字形码到数码管控制数码管的显示。口，以便单片机传送字形码到数码管控制数码管的显示。显然其缺点就是当显示位数多时，占用显然其缺点就是当显示位数多时，占用I/OI/O口过多。口过多。l为了解决静态显示为了解决静态显示I/OI/O口占用过多的问题，可采用口占用过多的问题，可采用串行接口扩展串行接口扩展LEDLED数码数码管管的技术。的技术。l静态显示方式的静态显示方式的优点优点是显示的数据稳定，无闪烁，占用是显示的数据稳定，无闪烁，占用CPUCPU时间少。其时间少。其缺点缺点是由于数码管始终发光，功耗比较大。是由于数码管始终发光，功耗比较大。 2. 2. 应用实例应用实例【例例】 用一位数码管显示开关来回拨动的次数。用一位数码管显示开关来回拨动的次数。 解：电路如下图所示，解：电路如下图所示，89S5189S51的的P1P1口经口经74LS37374LS373接一个共阴极数接一个共阴极数码管，数码管的公共端接地。码管，数码管的公共端接地。P1P1口输出字型码送至数码管，口输出字型码送至数码管，就能控制数码管的显示内容。就能控制数码管的显示内容。74LS37374LS373为为8D8D锁存器，在电路锁存器，在电路中起驱动作用。两个与非门组成的中起驱动作用。两个与非门组成的RSRS触发器主要起消抖作触发器主要起消抖作用，用来消除开关按下及弹起过程中的抖动所引起的判断用，用来消除开关按下及弹起过程中的抖动所引起的判断错误。开关信号经消抖动电路后接单片机的错误。开关信号经消抖动电路后接单片机的INT1INT1引脚。每引脚。每来回拨动一次将产生一个下降沿信号，通过来回拨动一次将产生一个下降沿信号，通过INT1INT1向向CPUCPU申请申请中断。中断。 软件设计时，可用软件设计时，可用R0R0作为记录中断次数的指针作为记录中断次数的指针( (每中断一次每中断一次R0R0加加1)1)，然后根据，然后根据R0R0用查表程序查出对应的字形码，再由用查表程序查出对应的字形码，再由P1P1口送出，控制数码管显示中断次数值。口送出，控制数码管显示中断次数值。 30pF 30pF 12MHz GND EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 U1 89S51 10F VCC VCC X1 X2 X1 X2 1 2 3 U1A 4 5 6 U1B 74ALS00 S 1k 1k VCC D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 7 Q2 6 D3 8 Q3 9 D4 13 Q4 12 D5 14 Q5 15 D6 17 Q6 16 D7 18 Q7 19 OE 1 LE 11 U2 74LS373 GND GND VCC 3007 a b f c g d e DPY dp a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 3 LED GND ORG 000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP INT1 ; 外部中断1入口地址 * 主程序 * MAIN: SETB EA ; 开通中断开关 SETB EX1 ; 开外部中断 SETB IT1 ; 下降沿触发 MOV R0,#0 ; 计数指针清0 MOV P1,#3FH ; 开始显示0 MOV DPTR,#TAB ; 字形码地址送DPTR SJMP $ ; 等待中断(开关来回拨动一次产生一次中断) * 外部中断处理程序 * INT1: INC R0 ; 开关每来回拨动一次计数指针加1 MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR ; 查字形码 MOV P1,A ; 字形码送P1显示 CJNE R0,#0FH,RE ; 是否等于15次 MOV R0,#00H ; 计数指计清0 RE: RETI TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H ; 字形码 DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H END一位数码管显示参考程序1. 1. 动态显示的特点动态显示的特点l动态扫描方法是用其接口电路把动态扫描方法是用其接口电路把所有数码管的所有数码管的8 8个笔划段个笔划段a ag g和和dpdp同名端连在一起同名端连在一起, ,而而每一个数码管的公共极每一个数码管的公共极COMCOM各自独各自独立地受立地受I/OI/O线控制线控制。CPUCPU向字段输出口送出字形码时，所有数向字段输出口送出字形码时，所有数码管接收到相同的字形码。但究竟是哪个数码管亮，则取决码管接收到相同的字形码。但究竟是哪个数码管亮，则取决于于COMCOM端，端，COMCOM端与单片机的端与单片机的I/OI/O口相连接，由单片机输出位口相连接，由单片机输出位码到码到I/OI/O控制何时哪一位数码管亮。控制何时哪一位数码管亮。l动态扫描动态扫描用分时的方法轮流控制各个数码管的用分时的方法轮流控制各个数码管的COMCOM端，使各端，使各个数码管轮流点亮。在轮流点亮数码管的扫描过程中，每位个数码管轮流点亮。在轮流点亮数码管的扫描过程中，每位数码管的点亮时间极为短暂。但由于人的视觉暂留现象及发数码管的点亮时间极为短暂。但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉，给人的印象就是一组稳定的显示数据。光二极管的余辉，给人的印象就是一组稳定的显示数据。1. 1. 动态显示的特点动态显示的特点l优点优点：当显示位数较多时，采用动态显示方式比较节省：当显示位数较多时，采用动态显示方式比较节省I/OI/O口，硬件电路也较静态显示简单。口，硬件电路也较静态显示简单。l缺点缺点：其稳定度不如静态显示方式。而且在显示位数较多时：其稳定度不如静态显示方式。而且在显示位数较多时CPUCPU要轮番扫描，占用要轮番扫描，占用CPUCPU较多的时间。较多的时间。 2. 2. 应用实例应用实例【例例】 采用两位数码管动态扫描显示按键来回拨动次数。采用两位数码管动态扫描显示按键来回拨动次数。解：硬件电路设计如下图所示。解：硬件电路设计如下图所示。74077407的两个输出引脚分别接至的两个输出引脚分别接至两位数码管两位数码管( (共阴共阴) )的公共端，控制每位数码管的分时显示，的公共端，控制每位数码管的分时显示，实现动态扫描显示。实现动态扫描显示。 软件设计以单片机内部软件设计以单片机内部RAMRAM的的30H30H、31H31H作为显示数据缓存，作为显示数据缓存，两位段码的获取及每位数码管的显示控制由显示子程序完成。两位段码的获取及每位数码管的显示控制由显示子程序完成。参考程序如下。参考程序如下。 30pF 30pF 12M H z G N D E A /V P 31 X 1 19 X 2 18 R E SET 9 R D 17 W R 16 IN T 0 12 IN T 1 13 T 0 14 T 1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSE N 29 A L E /P 30 T X D 11 R X D 10 U 1 89S51 10F VC C X 1
