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
! d! L' o% y) A! S8 L, |. z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
6 h. ?0 Z0 g& n9 E( b4 C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
  ^6 _( d) _  u5 Y5 L片机控制系统中，因为单片机的硬件简单、灵活等特
4 R6 y( A% ^9 ?点，非常适合使用LED数码管作为其输出设备，这
样既满足了控制系统硬件简单，又能如实地显示被
5 q, n. {. f+ Z( E$ o* C2 `控系统的温度、压力、流量、高度等一些单片机的处
2 p+ e/ F: z9 d理结果。
1 LED数码管的结构与工作原理
. ^9 f+ k" s0 d& ~4 N& q- K8 `" m" @LED数码管的基本组成是半导体发光二极管，
6 f$ f' ^0 Q3 Z7 z+ ]它是将若干个发光二极管，按照一定的笔段组合起
" k" e8 l/ v% U' l# n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
! }6 P9 g! V  Z) |9 E& o. g: l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
发光二极管排列成“日”字形，另一个发光二极管在
: G# z  N' Y; j, R整个数码管的右下角，用来显示小数点。根据8个
发光二极管的不同连接形式，可以将LED数码管分
: B0 x8 x3 _& v' W5 Q/ l- o( H. Y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
3 p6 A; `- L2 c: u. I# [* k) f& ?数码管。
共阴极和共阳极结构的LED数码管各笔段名
1 u- i6 J  v3 M# G' Y2 G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
9十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
* V# E' G& ^3 O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”，
b、c、dp段发光二极管的阳极加上低电平“0”，同时
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
发光二极管阳极上的代码不同，则就能控制LED数
; b# q* [; o( B+ W2 V$ B+ Y' E码管显示不同的字符和数字，这个代码称为段码。
; b/ |6 R" B% R9 Q( t# A: O( P; l通常将这个段码用单片机系统中的一个字节进行存
储，正好这个字节中的8个二进制位(D7、D6、D5、
D4、D3、D2、Dl、D0)，依次对应LED数码管的8个
5 \, _/ y9 C, c3 N0 p- f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
& Y2 R( N3 ]0 o) _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
0 \1 I/ v- P1 q6 |* x0 E9 T) p接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把显示
% K( j% `" ?8 f& a( K) m/ F8 \* d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
- Y& u+ s# k# ~5 Q- b位来说，每隔一段时间点亮一次。数码管的亮度既
( Q( u2 u4 F/ R0 k2 l与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例
# {: N" w/ z% ~# l. J有关。调整电流和时间参数，可实现亮度较高较稳
定的显示。
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。
2．1硬件电路的连接情况
2 V* W* X% \8 O4 a& O7 X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
5 F# b7 a. v6 C$ v% ^为6位LED数码管的静态显示接口，把805l单片
# J* Z6 M2 J0 Z机RxD端作为数据的输出端，TXD端作为移位时
; `8 I- n, z1 _+ f钟脉冲输出端。74LSl64为TTL单向8位移位寄
( h4 R" p2 h6 b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个引脚按逻辑与运算规
% g% T" c4 s* @) A0 l律输入信号，只有一个输入信号时可将A、B并接。
T(第8脚)为时钟输入端，可连接到单片机串行口
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