课题三LED数码管的应用

理实一体化课程教师教案（2012—2013学年第一学期）专业名称高级维修电工课程名称高级电子单片机授课教师李明郭涛系部电气工程系唐山劳动技师学院理实一体化教案首页教学模块高级电子单片机任课教师李明郭涛审阅授课时数章节课题理论课时教学方法实训课时基本教材合计课时授课班级授课时间教学目标1．知识目标：2．能力目标：3．素质目标：教学分析教学重点教学难点教案说明教学设计1．组织教学1．组织教学2．复习旧课3．引入新课4．讲授新课、模仿练习5．归纳总结6．布置作业7．板书设计课题三LED数码管的原理及应用【理论讲解】旧课复习：1、发光二极管的工作原理及应用2、常见电阻阻值的计算新课引入：数码管是日常生活中比较常见的一种电子元件，应用十分广泛。比如，交通信号灯，仪器仪表等。本课题主要探究LED数码管的结构，工作原理及应用。正课内容：一、数码管简介（一）LED数码管的结构及工作原理数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。（二）LED数码管的分类1）数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；2）按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管。3）按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。4）按其外形尺寸有多种形式，使用较多的是0.5和0.85）按显示颜色也有多种形式，主要有红色和绿色；6）按亮度强弱可分为超亮、高亮和普亮。知识链接：共阳极数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳极数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴极数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴极数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。知识链接：正向压降一般为1.5～2V，额定电流为10mA，最大电流为40mA。静态显示时取10mA为宜，动态扫描显示，可加大脉冲电流，但一般不超过40mA。（三）LED数码管的编码方式共阴和共阳LED数码管几种八段编码表显示数字共阴顺序小数点暗共阴逆序小数点暗共阳顺序小数点亮共阳顺序小数点暗Dpgfedcba16进制abcdefgDp16进制0001111113FH11111100FCH40HC0H10000011006H0110000060H79HF9H2010110115BH11011010DAH24HA4H3010011114FH11110010F2H30HB0H40110011066H0110011066H19H99H5011011016DH10110110B6H12H92H6011111017DH10111110BEH02H82H70000011107H11100000E0H78HF8H8011111117FH11111110FEH00H80H9011011116FH11110110F6H10H90H（三）LED数码管的驱动方式数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。1)静态显示驱动静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。图2.9LED静态驱动电路2)动态显示驱动数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。图2.10LED动态驱动电路二、7448译码与数码管显示电路（一）7448简介7448BCD-七段显示译码器具有16引脚。a,b,c,d,e,f,g接数码显示管a,b,c,d,e,f,g：引脚16引脚接5v电源，8引脚接地，LT,RBI,BI/RBO引脚接5v电源，这里5v电源代表逻辑1。7,1,2,6引脚(对应BCD码的1,2,4,8位)叫BCD码的输入端7448译码器的引脚图7段显示译码器7448是输出高电平有效的译码器，其真值表如下图。7448译码器的真值表输入输出十进制数或功能LT′RBI′DCBABI′RBO′abcdefg012345678910111213141511111111111111111×××××××××××××××000000001111111100001111000011110011001100110011010101010101010111111111111111111011010111000100111110011100100011011111110100001011011010110110101000101010001010001110110011100011111011111110消隐动态灭零灯测试×10×0××0××0××0××0×0010010010010010010010017448除了有实现7段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出端外，7448还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。由7448真值表可获知7448所具有的逻辑功能：（1）7段译码功能（LT=1，RBI=1）在灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）都接无效电平时，输入DCBA经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。除DCBA=0000外，RBI也可以接低电平，见表1中1～16行。（2）消隐功能（BI=0）此时BI/RBO端作为输入端，该端输入低电平信号时，表1倒数第3行，无论LT和RBI输入什么电平信号，不管输入DCBA为什么状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。该功能主要用于多显示器的动态显示。（3）灯测试功能（LT=0）此时BI/RBO端作为输出端，端输入低电平信号时，表1最后一行，与及DCBA输入无关，输出全为“1”，显示器7个字段都点亮。该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。（4）动态灭零功能（LT=1，RBI=1）此时BI/RBO端也作为输出端，LT端输入高电平信号，RBI端输入低电平信号，若此时DCBA=0000，表1倒数第2行，输出全为“0”，显示器熄灭，不显示这个零。DCBA≠0，则对显示无影响。该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。（二）译码器和显示器的配套使用译码是把给定的代码进行翻译，下面电路是将指拨开关输出的四位二进制数代码翻译为相应的十进制数，并通过显示器显示，通常显示器与译码器是配套使用的。译码显示电路如图所示：探究活动：课题：1、用万用表区分共阳LED数码管和共阴LED数码管组织形式：个人、学习小组活动方式：制定活动内容。2、小组讨论、总结、交流。【实操训练】指拨开关控制数码管显示数字（一）实训目的1、认识各种电阻器和二极管2、掌握电阻器阻值的读取和测量方法3、巩固二极管的特性及使用方法4、掌握限流电阻阻值的计算方法（二）器件清单标号值/型号数量LED1、LED28段共阴数码管2个R1-R1420014个U1、U27448译码器2个K指拨开关1个芯片底座3个排线若干（三）电路图原理分析12345678161514131211109S1BI/RBO4RBI5LT3A7B1C2D6a13b12c11d10e9f15g14U1BI/RBO4RBI5LT3A7B1C2D6a13b12c11d10e9f15g14U2abcdefgabcdefgdpdpcomabfcgdedpN1abcdefgabcdefgdpdpcomabfcgdedpN2R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R11R12R13R14VCCVCC此电路由7448译码器控制七段共阴LED数码管显示数字。7448译码器的输入端为1、2、6、7引脚，可以接收由指拨开关发出的多组二进制信号，在7448内部经过译码，在右侧的7个输出引脚输出相应的二进制信号，从而使数码管显示不同的数字。四、实习报告要求1、画出电路原理图2、编写7448与8段共阴数码管对应的真值表3、说明电路的工作原理4、根据调试中出现的故障现象分析其原因五、评分标准内容要求配分评分标准说明布局各个元器件的布局清晰、美观、合理10布局不合理每处扣1分走线清晰，线程短，无跳接线10焊点1、焊点有足够的机械强度2、焊接可靠，保证导电性能。3、焊点表面整齐、美观：焊点的外观应光滑、清洁、均匀、对称、整齐、美观、充满整个焊盘并与焊盘大小比例合适。20（1）焊点粗糙、拉尖、有焊接残渣，每处扣1分（2）引线过长、焊锡不擦干净，每处扣1分，扣完为止调试在规定时间内，利用仪器仪表调试后进行通电试验60（1）通电调缺少完整的功能扣5分（2）调试过程中损坏元件，每只扣2分，扣完为止六、归纳总结【教学体会】