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单片机系统中八段LED数码管显示器设计基础

时间:2017-10-11 来源:

在中,常常用LED数码数码管来显示各种数字或符号。由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点,因此使用非常广泛。

引言:还记得我们小时候玩的“火柴棒游戏”吗,几根火柴棒组合起来,能拼成各种各样的图形,LED数码管显示器实际上也是这么一个东西。

显示器

 

 

<单片机静态显示接口>

八段LED数码管显示器由8个发光二极管组成。基中7个长条形的发光管排列成“日”字形,另一个贺点形的发光管在数码管显示器的右下角作为显示小数点用,它能显示各种数字及部份英文字母。LED数码管显示器有两种不一样的形式:一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的,称之为共阳极LED数码管显示器;另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的,称之为共阴极LED数码管显示器。如下图所示。`

共阴和共阳结构的LED数码管显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时,对应的笔划段发亮,由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段hgfedcba对应于一个字节(8位)的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二进制码就能表示欲显示字符的字形代码。例如,对于共阴LED数码管显示器,当公共阴极接地(为零电平),而阳极hgfedcba各段为0111011时,数码管显示器显示"P"字符,即对于共阴极LED数码管显示器,“P”字符的字形码是73H。如果是共阳LED数码管显示器,公共阳极接高电平,显示“P”字符的字形代码应为10001100(8CH)。这里必须注意的是:很多产品为方便接线,常不按规则的办法去对应字段与位的关系,这个时候字形码就必须根据接线来自行设计了,后面我们会给出一个例程。

在单片机应用系统中,数码管显示器显示常用两种办法:静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示,就是每一个数码管显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路,就不用管它了,直到要显示新的数据时,再发送新的字形码,因此,使用这种办法单片机中CPU的开销小。能供给单独锁存的I/O接口电路很多,这里以常用的串并转换电路74LS164为例,介绍一种常用静态显示电路,以使大家对静态显示有一定的了解。

MCS-51单片机串行口方式押为移们寄存器方式,外接6片74LS164作为6位LED数码管显示器的静态显示接口,把8031的RXD作为数据输出线,TXD作为移位时钟脉冲。74LS164为TTL单向8位移位寄存器,可实现串行输入,并行输出。其中A、B(第1、2脚)为串行数据输入端,2个管脚按逻辑与运算规律输入信号,公一个输入信号时可并接。T(第8脚)为时钟输入端,可连接到串行口的TXD端。每一个时钟信号的上升沿加到T端时,移位寄存器移一位,8个时钟脉冲过后,8位二进制数全部移入74LS164中。R(第9脚)为复位端,当R=0时,移位寄存器各位复0,只有当R=1时,时钟脉冲才起作用。Q1…Q8(第3-6和10-13管脚)并行输出端分别接LED数码管显示器的hg---a各段对应的管脚上。关于74LS164还能作如下的介绍:所谓时钟脉冲端,其实就是需要高、低、高、低的脉冲,不管这个脉冲是怎么来的,比如,我们用根电线,一端接T,一端用手拿着,分别接高电平、低电平,那也是给出时钟脉冲,在74LS164获得时钟脉冲的瞬间(再讲清楚点,是在脉冲的沿),如果数据输入端(第1,2管脚)是高电平,则就会有一个1进入到74LS164的内部,如果数据输入端是低电平,则就会有一个0进入其内部。在给出了8个脉冲后,最先进入74LS164的第一个数据到达了最高位,然后再来一个脉冲会有什么发生呢?再来一个脉冲,第一个脉冲就会从最高位移出,就象车站排队买票,栏杆就那么长,要从后面进去一本人,前面必须要从前面走出去一本人才行。

搞清了这一点,下面让我们来看电路,6片7LS164首尾相串,而时钟端则接在一起,这样,当输入8个脉冲时,从单片机RXD端输出的数据就进入到了第一片74LS164中了,而当第二个8个脉冲到来后,这个数据就进入了第二片74LS164,而新的数据则进入了第一片74LS164,这样,当第六个8个脉冲完成后,首次送出的数据被送到了最左面的164中,其他数据依次出现在第一、二、三、四、五片74LS164中。有个问题,在第一个脉冲到来时,除了第一片74LS164中接收数据外,其他各片在干吗呢?它们也在接收数据,因为它们的时钟端都是被接在一起的,可是数据还没有送到其他各片呢,它们在接收什么数据呢?。。。。。。其实所谓数据不过是一种说法而已,实际就是电平的高低,当第一个脉冲到来时,第一片164固然是从单片机接收数据了,而其它各片也接到前一片的Q8上,而Q8是一根电线,在数字电路中它只可能有两种状态:低电平或高电平,也就是“0”或“1”。所以它的下一片74LS164也相当于是在接收数据啊。只是接收的全部是0或1而已。这个问题放在这儿说明,可能有朋友不屑一顾,而有的朋友可能还是不清楚,这实际上涉及到数的本质的问题,如果不懂的,请仔细思考,并找一些数字电路的数,理解164的工作原理,再来看这个问题。务必搞懂,搞懂了这一点,你的级别就高过开始学习者,可谓入门者了。

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