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
" J; O( o7 u$ }/ z( L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。
  I. u5 S0 W4 r0 b! F% N, h* I% ILED数码管，也叫LED数码显示器，由于它具
% E2 F$ U& o/ e& V有很高的性能价格比、显示清晰、亮度高、使用方便、
, `8 `% [+ f, f; a' J) I0 m4 u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
  p6 A* s4 b  ^  s片机控制系统中，因为单片机的硬件简单、灵活等特
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
  S: p5 X6 u, c; X8 p$ `& }控系统的温度、压力、流量、高度等一些单片机的处
. O& p3 f# X; O* x: E理结果。
1 LED数码管的结构与工作原理
; n6 A# a6 ?9 X; F$ x$ l/ o. FLED数码管的基本组成是半导体发光二极管，
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
( }* t# W; n" A: b* Y: q8 C数字及部份英文字母。常见的八段LED数码管结
3 k# z0 |9 R( A5 Q8 H$ `& O构如图l所示：
3 L  B0 k' Y9 ]% @% ?- d$ {它由8个发光二极管组成，其中7个长条形的
* X. n0 d' P1 y# T2 E: c+ `! d! r- X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
' p0 ]; u, Z, A发光二极管的不同连接形式，可以将LED数码管分
4 g$ k- ]1 Y' s! \- `, Q9 e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
数码管。
2 X" ]. S9 ]! \3 J+ A3 k8 l共阴极和共阳极结构的LED数码管各笔段名
, {) c# e! n: y& r$ ?和安排位置是相同的(如图r所示)。当发光二极管
* C. r% V( u4 C( u6 m导通时，相应的笔段发亮，由发亮的笔段组合成卜
! C- R! _8 S) Y; n2 f9十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
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，
8 W3 \% R) B: {; u. [即a、d、e、f、g段发光二极管的阳极加上高电平“1”，
9 E2 a$ Z' c4 g. K$ j+ d; Pb、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
3 z0 z8 h# I5 P: N( x% z: z( w发光二极管阳极上的代码不同，则就能控制LED数
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
储，正好这个字节中的8个二进制位(D7、D6、D5、
4 b$ A7 n& `8 ?- t$ k' mD4、D3、D2、Dl、D0)，依次对应LED数码管的8个
笔段dp、卧f、e、d、c、b、a。、
2 LED数码管的典型应用
( q- L) }+ u- p+ \: }2 L  d在单片机控制系统中，显示器显示常用两种方
4 y* t9 E, Y! u2 B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
( {+ E; X' V* y5 Y/ E$ f接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把显示
0 @) w. R% e4 }. H  P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
# o% Y* W- n+ H1 N. X; J$ {" |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
( d, f' Y( ?  N' L* E位来说，每隔一段时间点亮一次。数码管的亮度既
与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例
有关。调整电流和时间参数，可实现亮度较高较稳
8 c" U+ n5 f0 @6 J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
. K. [: E) \6 {! f例，介绍一种常用静态显示电路在单片机中的具体
应用。
+ u4 m7 F) E8 x4 U. t2．1硬件电路的连接情况
具体的电路框图如图2所示。MCS一5l系列
# N. Z" [! L( b3 ~6 ~3 B' [单片机(如8051)串行口工作方式设置为方式0，即：
  M* s7 n' i, I" v) M同步移位寄存器方式，外接6片74LSl64芯片，作
2 U6 a4 |4 ~0 M! M4 m  a1 l为6位LED数码管的静态显示接口，把805l单片
( D/ w( F8 z4 F机RxD端作为数据的输出端，TXD端作为移位时
& v0 S7 @" Y! Y4 J, d1 h钟脉冲输出端。74LSl64为TTL单向8位移位寄
; Z9 g4 x! A) c1 }4 I4 W) e1 V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
律输入信号，只有一个输入信号时可将A、B并接。
2 j! b: A0 B# D+ ^) u6 }2 JT(第8脚)为时钟输入端，可连接到单片机串行口
- x2 R3 h. h8 G- w3 y# ~: c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