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
; A5 C5 V: J; ]% b! U9 b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
9 {  b! J0 C( a4 V  f4 P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 [. E6 Y, o- h% U电子产品和工程控制中得到非常广泛的应用。在单
7 a$ G: I" L5 y" z0 r5 ]& q片机控制系统中，因为单片机的硬件简单、灵活等特
- @; y0 s2 k" }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
控系统的温度、压力、流量、高度等一些单片机的处
理结果。
5 ^, y4 I. T! f1 LED数码管的结构与工作原理
, n+ A8 e; g6 W7 p2 YLED数码管的基本组成是半导体发光二极管，
' D5 j: q- \& O. A0 u1 }它是将若干个发光二极管，按照一定的笔段组合起
* I- {' ~& G( X9 \, |7 [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
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
* H8 P1 T/ N( a" z0 \6 [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
1 p3 o" ^3 |) P+ Q4 w/ z! T1 p成共阳极和共阴极两种。将8个发光二极管的阳极
9 t3 _- F% _; x$ i+ r! a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。
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
9十个数字及部分英文字母。如何使LED数码管
- F2 Q  e& W! i7 H/ L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
, B5 p" |: I! E8 ~" V" z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”，
( U5 w* |; o/ R3 l' M& T5 }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
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
' ~! ?; t7 |! c* N2 N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
& Y* E' l5 d/ w5 ~笔段dp、卧f、e、d、c、b、a。、
2 LED数码管的典型应用
. O: P. k$ t/ v" U4 Q+ ^在单片机控制系统中，显示器显示常用两种方
6 K7 L& b/ L. L* @% |0 B7 `法：静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示，就是
- @8 C. D) U5 x, v/ l' r每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I，O
% T( D# r' d" c: u) b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
4 W5 e6 j9 s+ {: e/ R8 i# ~数码管的各个位(即扫描)，对于多位数码管的每一
( z7 D- j( y+ W; d位来说，每隔一段时间点亮一次。数码管的亮度既
: x; X, T- z4 T0 s" @9 t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
定的显示。
" u3 |2 ~+ F9 h0 M5 o, \! P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
2 G$ q# l* I0 k% x& P  a应用。
2．1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
; T3 U& r8 y' w( q3 [" R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
: y% b3 i2 {. w. ?1 v, G为6位LED数码管的静态显示接口，把805l单片
8 b! {; a# B: a, u; \机RxD端作为数据的输出端，TXD端作为移位时
0 X" p% T" C% r$ l6 o钟脉冲输出端。74LSl64为TTL单向8位移位寄
- l  B( D: f/ Z* {, ~! p; e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
5 S% a6 k7 U2 _# {/ m# ^+ x律输入信号，只有一个输入信号时可将A、B并接。
7 H6 ]+ H3 w' bT(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