項目六數(shù)碼管顯示原理分解

1、項目六數(shù)碼管顯示原理學(xué)習(xí)目的：1 .介紹STC89C51的數(shù)碼管顯示的原理；2 .掌握單個數(shù)碼管靜態(tài)顯示的原理；3 .熟悉四位一體數(shù)碼管動態(tài)顯示的原理；4 .掌握單片機數(shù)碼管顯示的C51程序編程。常用的LED顯示器有LED狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管）、LED七段顯示器（俗稱數(shù)碼管）和LED十六段顯示器。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示；LED十六段顯示器用于字符顯示。一、數(shù)碼管簡介1 .數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字09、字符AF、HL、P、RU、Y、符號“-”及小數(shù)點".”。數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如下圖所

2、示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。常用的了一個小數(shù)點“dp”段）。有共陽極和共陰極兩種其結(jié)構(gòu)如下圖所示：LED顯示器為8段（或7段，8段比7段多（b）共陽極gfGNDab10I9ISI7I6I1I2I3|4|5cdGNDedp（c）外形及弓I腳圖6-1數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖2 .數(shù)碼管工作原理共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電

3、流來確定相應(yīng)的限流電阻。共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時,要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。3 .數(shù)碼管字形編碼要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符，必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。字型碼各位定義為：數(shù)據(jù)線D0與a字段對應(yīng)，D1與b字段對應(yīng)，依此類推。如使用共陽極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為0表示對應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為1表示對應(yīng)字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管

4、，數(shù)據(jù)為表示對應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為1表示對應(yīng)字段亮。如要顯示“0”，共陽極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為：11000000B（即C0H）;共陰極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為：00111111B（即3FH）。依此類推。下圖為LED顯示器的結(jié)構(gòu)原理圖。N個LED顯示塊有N位位選線和8XN根段碼線。段碼線控制顯示的字型，位選線控制該顯示位的亮或暗。靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。位選線圖6-2LED顯示器的結(jié)構(gòu)原理圖二、靜態(tài)顯示接口靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源（共陽極）。每個數(shù)碼管的8個字段分別與一個8位I/O口

5、地址相連，I/O口只要有段碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用CPU時間少，編程簡單，顯示便于監(jiān)測和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。l/on（l）I/O口（2）1/01-1（3）1/01（4）.Jl/上O+5V/GND圖6-34位靜態(tài)數(shù)碼顯示電路上圖中各位的公共端連接在一起（接地或+5V）。每位的段碼線（adp）分別與一個8位的鎖存器輸出相連。顯示字符一確定，相應(yīng)鎖存器的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個段碼為止。顯示的亮度高。該電路各位可獨立顯示。、動態(tài)顯示接口動態(tài)顯

6、示是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個8位的I/O口控制；各位的位選線（公共陰極或陽極）由另外的I/O口線控制。動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。段碼線（B位101）1位選線圖6-44位動態(tài)數(shù)碼顯示電路上圖所有位的段碼線相應(yīng)段

7、并在一起，由一個8位I/O口控制，形成段碼線的多路復(fù)用，各位的公共端分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時選通。圖6-4為4位8段LED動態(tài)顯示電路。其中段碼線占用一個8位I/O口，而位選線占用一個4位I/O口。采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時，CP集依次掃描，占用CPU較多的時間。四、定時/計數(shù)器應(yīng)用程序舉例1.在四位一體數(shù)碼管個位上上顯示數(shù)字1。（1）硬件原理圖本教材配套開發(fā)板中，數(shù)碼管的段選控制信號由連接器J15分別接到單片機P0.0-P0.7,位選控制信號由連接器J16分別接到單片機P2.0-P2.3o四個

8、三極管對位選信號進(jìn)行驅(qū)動，位選控制信號為低電平時，相應(yīng)的數(shù)碼管被選中。具體的原理圖如圖6-5所示。圖6-5四位一體數(shù)碼管原理圖(2)程序流程圖具體程序流程圖見圖6-6所示。R304.7k(3)軟件代碼#include<reg52.h>voidmain()(P2=0xfe;/選中個位P0=0xf9;/1while(1);2 .在四位一體數(shù)碼管各位依次顯示0F,間隔時間為1秒。(1)硬件原理圖具體原理圖參見圖6-5。(2)程序流程圖具體程序流程圖見圖6-7所示。(3)軟件代碼#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineui

9、ntunsignedintuchardataSmg=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;voiddelay(uintt)/0.2ms*t供參考uchartime;dotime=100;while(-time);while(-t);voidcycle()uchari;P2=0xfe;while(1)for(i=0;i<16;i+)P0=smgi;delay(5000);voidmain()cycle();3 .在四位一體數(shù)碼管上動態(tài)顯示8952。(1)硬件原理圖具體原

10、理圖參見圖6-5。(2)程序流程圖具體程序流程圖見圖6-8所示。(3)軟件代碼#include<reg52.h>#defineucharunsignedcharuchardatasmgd=0x80,0x90,0x92,0xa4;/8952uchardatasmgw=0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;/位voiddelay(uchart)uchartime;dotime=100;while(-time);while(-t);/0.2ms*t供參考voidshow()uchari;while(1)for(i=0;i<4;i+)P0=0xff;P2=smgwi;P0=smgd

11、i;delay(21);/消影/位/段voidmain()show();五、實訓(xùn)1 .實訓(xùn)目的進(jìn)一步了解掌握四位一體數(shù)碼管顯示的靜態(tài)顯示方式,關(guān)控制程序。2 .實訓(xùn)內(nèi)容掌握編程方法，能夠熟練編寫相（1）定時器報警器設(shè)計（定時器T1定時，數(shù)碼管顯示20秒倒計時，時間為0時觸發(fā)蜂鳴器鳴叫）。（2）四位一體數(shù)碼管四個位同時顯示0F,時間間隔為1秒，利用定時器定時。（3）四位顯示（分+秒）的數(shù)字時鐘。3 .實訓(xùn)步驟1）用Keil51編寫代碼，調(diào)試、編譯后生成.hex文件。2）將開發(fā)板上連接器J3、J15、J16用跳線帽連接。3）利用STC-ISP下載軟件，將.hex文件下載到單片機ROMK4 .軟件代

12、碼實訓(xùn)（1）軟件代碼：#include<reg52.h>#defineucharunsignedcharsbitP21=P2a1;sbitP20=P2A0；sbitwave=P3A4;#definethrP0=0xff;P21=0;P20=1;/宏定義函數(shù)#definefouP0=0xff;P21=1;P20=0;ucharx=20;uchart=0;uchardatasmg10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;voiddelay(uchart)/t*0.2ms參考uchartime;dotime=100;whil

13、e(-time);while(-t);voidinit()/初始化TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;)voidshow()/顯示(if(x/10)/高位滅零(thrP0=smgx/10;delay(21);)fouP0=smgx%10;delay(21);)voidfire()/報警程序(wave=0;while(1);/程序終止)voidcycle()(while(1)(if(t/20)/1s(t=0;x-;if(x=0)(P0=0xc0;/顯示0fire();/20秒到了，調(diào)用報警程

14、序)show();)voidmain()(init();cycle();voidzd()interrupt1(t+；TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;實訓(xùn)(2)軟件代碼：#include<reg52.h>#defineucharunsignedcharucharx=0;uchardataSmg16=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;voidinit()TMOD=0x10;TH1=(65536-50000)

15、/256;TL1=(65536-50000)%256;EA=1;ET1=1;TR1=1;voidwx()/四位同時顯示P2=0xf0;voidcycle()uchari=0;while(1)if(x/20)/定時達(dá)到1sP0=smgi;x=0;i+;if(i=16)i=0;)voidmain()(init();wx();cycle();)voidzd()interrupt3(x+;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;)實訓(xùn)(3)軟件代碼：#include<reg52.h>#defineucharunsignedcharsbitP2

16、3=P2A3;sbitP22=P2A2;sbitP21=P2a1;宏定義函數(shù)sbitP20=P2A0;#defineoneP0=0xff;P23=0;P22=1;P21=1;P20=1;/#definetwoP0=0xff;P23=1;P22=0;P21=1;P20=1;#definethrP0=0xff;P23=1;P22=1;P21=0;P20=1;#definefouP0=0xff;P23=1;P22=1;P21=1;P20=0;ucharm=0,s=0,x=0;/初值為零uchardatasmg10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;voiddelay(uchart)/0.2ms*t參考uchartime;dotime=100;while(-time);while(-t);voidinit()/初始化(TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;)voidshow()/顯示(oneP0=smgm/10;delay(21);twoP0=smgm%10;delay(21);thrP0=smgs/10;delay(21);fouP