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
& R9 @; m2 s& P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。
# C9 W7 V+ q9 ~7 U  [! QLED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
1 V6 r( e$ V/ u6 X4 t% D" N电子产品和工程控制中得到非常广泛的应用。在单
5 u$ Z& W4 S3 S# e. Z片机控制系统中，因为单片机的硬件简单、灵活等特
8 @$ t8 U! I1 W. j1 ^6 a0 p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
# f& p8 E( p- ]# B控系统的温度、压力、流量、高度等一些单片机的处
8 q3 q2 X" |. m理结果。
$ e2 |# W! l, I. V, t# [) W" ^  n/ o) b1 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，
, w8 ~  |" M. M% T( b它是将若干个发光二极管，按照一定的笔段组合起
: l( W2 a' f  p7 Z0 T" D/ P1 O来构成的一个整体。LED数码管能显示0—9十个
  \4 _4 |2 \# S0 `5 L# u数字及部份英文字母。常见的八段LED数码管结
2 |4 R" J" y1 z构如图l所示：
! N( [, T; V5 J3 [5 |6 W' s它由8个发光二极管组成，其中7个长条形的
7 f; F% g4 y/ F) n7 k1 B/ X4 }% ?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
发光二极管的不同连接形式，可以将LED数码管分
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
2 W( [6 l- O) }  n7 b光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED
8 J9 u8 U; r( x; S- {/ g- G. a+ O4 `数码管。
+ H( D. {' t$ q+ x  R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
1 m! w% @2 ?) j3 v4 D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
9 t; f# I  `+ J: w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
4 U+ C9 u# r! A的发光二极管点亮，b、c、dp段的发光二极管不亮，
7 m6 L, @1 x6 }3 a& S即a、d、e、f、g段发光二极管的阳极加上高电平“1”，
' \6 Y6 ?4 O% T$ \b、c、dp段发光二极管的阳极加上低电平“0”，同时
3 t* S- r5 M# C( D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
" S1 u9 s) C6 D发光二极管阳极上的代码不同，则就能控制LED数
6 I  E. S4 ~! k% ^/ |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、
D4、D3、D2、Dl、D0)，依次对应LED数码管的8个
1 r3 D  J0 L' l; _( t" o* {笔段dp、卧f、e、d、c、b、a。、
% ], k( J2 P* M9 I) s5 p2 LED数码管的典型应用
, d+ c; D5 W: }# I/ P: X在单片机控制系统中，显示器显示常用两种方
: T) v, p  z, y& N4 P$ |5 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
2 @- S/ K$ h2 \接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把显示
/ R& ]6 J& d3 R0 ?3 Q. n的字形代码发送到接口电路，直到显示新的数据时，
2 W0 y2 z: Y$ B# u- a* t" F5 G再发送新的字形码，因此，使用这种方法，单片机中
) i% V7 d6 u; i0 A  E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
5 l8 |/ E- F/ V' `与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例
0 D# e. ?( g7 g8 B有关。调整电流和时间参数，可实现亮度较高较稳
8 d" E6 O7 s  |4 |9 ]; {; Y7 f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
6 g: g; _0 a6 J7 Z$ [& }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
" t- }% X& Y7 f/ P- A为6位LED数码管的静态显示接口，把805l单片
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、
2脚)为串行数据输入端，2个引脚按逻辑与运算规
1 q' v  U% N" ]% c3 w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