数码管在单片机工程控制中的典型应用分析

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【摘要】介绍了数码管作为数字显示的基本工作原理，利用基本原理，结合单片机的工程控制过程，对LED数
码管的实际应用给出了具体的硬件电路和对应硬件的测试程序。
LED数码管，也叫LED数码显示器，由于它具
有很高的性能价格比、显示清晰、亮度高、使用方便、
电路简单、寿命长等诸多优点，长期以来一直在各类
电子产品和工程控制中得到非常广泛的应用。在单
- n- J0 b) U. K9 N$ |4 ]! m, x片机控制系统中，因为单片机的硬件简单、灵活等特
% O5 |$ p  y! S5 D3 n  O( g点，非常适合使用LED数码管作为其输出设备，这
( _3 m* ^7 c6 A样既满足了控制系统硬件简单，又能如实地显示被
控系统的温度、压力、流量、高度等一些单片机的处
理结果。
* ~* O% A* u( ~" ?1 p- o0 {0 y1 LED数码管的结构与工作原理
LED数码管的基本组成是半导体发光二极管，
( Z( a7 E: S, ?6 X它是将若干个发光二极管，按照一定的笔段组合起
来构成的一个整体。LED数码管能显示0—9十个
数字及部份英文字母。常见的八段LED数码管结
& c" ?( T7 _7 x2 g构如图l所示：
它由8个发光二极管组成，其中7个长条形的
# F/ X9 P# K. E9 y$ U- M发光二极管排列成“日”字形，另一个发光二极管在
整个数码管的右下角，用来显示小数点。根据8个
. M% p' ?% }, H8 u- `4 O发光二极管的不同连接形式，可以将LED数码管分
, }: V1 ~+ n" \8 q成共阳极和共阴极两种。将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；将8个发
光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED
% R- _- |) C) Q( f4 J$ X1 h数码管。
共阴极和共阳极结构的LED数码管各笔段名
和安排位置是相同的(如图r所示)。当发光二极管
导通时，相应的笔段发亮，由发亮的笔段组合成卜
) D+ Q  K& I2 g( s1 Y+ c  V9十个数字及部分英文字母。如何使LED数码管
显示数字和字母呢?这里我们以共阴极LED数码
  p0 O7 Q2 C# r管为例，当让其显示数字“3”时，只要a、d、e、f、g段
的发光二极管点亮，b、c、dp段的发光二极管不亮，
即a、d、e、f、g段发光二极管的阳极加上高电平“1”，
: Z" `) D' h* E4 ~9 U8 Ub、c、dp段发光二极管的阳极加上低电平“0”，同时
6 ~- s. i8 q4 ]6 o/ n/ p6 y使LED数码管的公共阴极接低电平“0”，则LED数
码管此时就能显示数字“3”。如果加到各笔段对应
+ |5 ]3 A& M* g" a发光二极管阳极上的代码不同，则就能控制LED数
. v+ f" S  S* ^% f码管显示不同的字符和数字，这个代码称为段码。
通常将这个段码用单片机系统中的一个字节进行存
% Q/ H& {1 O$ F5 D5 J; J  w- ^6 F% @  q储，正好这个字节中的8个二进制位(D7、D6、D5、
9 W' s) P% I4 A" Y' \4 cD4、D3、D2、Dl、D0)，依次对应LED数码管的8个
' t" M( H0 y) C笔段dp、卧f、e、d、c、b、a。、
2 LED数码管的典型应用
在单片机控制系统中，显示器显示常用两种方
- e' P0 I0 m, a; l' p: B1 Q( \; @法：静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示，就是
每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I，O
+ \" K( P  M8 g8 K. i1 k接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把显示
的字形代码发送到接口电路，直到显示新的数据时，
再发送新的字形码，因此，使用这种方法，单片机中
的CPu软件开销小。所谓动态显示，就是轮流点亮
数码管的各个位(即扫描)，对于多位数码管的每一
位来说，每隔一段时间点亮一次。数码管的亮度既
) g# X1 s; X# U与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例
3 X$ H( u) q! N; p' M% F  p有关。调整电流和时间参数，可实现亮度较高较稳
/ P$ n) ]  C8 T; P7 W- r: s定的显示。
! ]) y  k5 E. A) U* r7 U作为静态显示，可以提供单独锁存的I，O接口
电路很多，这里以常用的串并转换电路74LSl64为
例，介绍一种常用静态显示电路在单片机中的具体
应用。
5 E6 \+ e. w! x4 T9 t2 s) b' ]2．1硬件电路的连接情况
% @8 U' M. f# h具体的电路框图如图2所示。MCS一5l系列
单片机(如8051)串行口工作方式设置为方式0，即：
同步移位寄存器方式，外接6片74LSl64芯片，作
6 F# L$ G+ D2 \% }为6位LED数码管的静态显示接口，把805l单片
* F' a6 ~3 q6 ~1 o; q3 a机RxD端作为数据的输出端，TXD端作为移位时
钟脉冲输出端。74LSl64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、
9 h; N( l- Y5 J# G2脚)为串行数据输入端，2个引脚按逻辑与运算规
律输入信号，只有一个输入信号时可将A、B并接。
6 G) h$ Q3 a5 t; X; s! PT(第8脚)为时钟输入端，可连接到单片机串行口
& W/ c" D; H: U. M的TxD端。每一个时钟信号的上升沿加到T端
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埋头拉线ing

可以把数码管显示换做液晶显示器，这个显示的效果会好