数码管显示电路

数码管显示电路的制作计算机工业控制技术专业能力目标：1、培养学生分析设计电路的能力。2、培养学生编程调试控制的能力。方法能力目标：具备自学能力；理解能力与表达能力。社会能力目标：具备团队协作能力、组织能力及安全意识。教学重点与难点重点：输入输出口结构、特点难点：硬件电路的检测相关知识：•MCS-51的I/O端口的结构•MCS-51的I/O端口的特点•地址信号与数据信号的分离电路•电子线路•硬件电路的焊接调试资讯内容：学习单元2.2：MCS-51的扩展及应用2.4：数码管显示控制系统参考资料：•《计算机工业控制技术(上册)》教材•《计算机工业控制技术》实验指导•《微机原理与接口技术》•《单片机原理及其接口技术》情景导入---提出工作任务及要求基本任务----数码管显示控制电路的设计拓展任务---输入输出的测试分析任务•1、I/O端口•2、交通灯的工作过程•3、交通灯原理图的绘制•4、单片机最小应用系统的设计•5、所需电子元件的测试•6、电路板的焊接调试知识要点：•电子线路•PROTEL•检测技术及应用•电路设计•MCS-51的I/O端口4.1单片机I/O端口1、P02、P13、P24、P3ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时中断串口IRPLAID振荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU返回P0.0---P0.71、没有外扩芯片时，作为一般的IN\OUT线,直接与外设通信。2、有外扩Mem时,先送出外Mem的地址码的低八位,然后传送数据信息。外ROM:PC的低8位由P0.0---P0.7送出。外RAM:DPL由P0.0---P0.7送出。ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时中断串口IRPLAID振荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALUP2.0---P2.71、没有外扩芯片时，作为一般的IN\OUT线,直接与外设通信2、有外扩Mem时,送出外Mem的地址码的高八位外ROM:PC的高8位由P2.0---P2.7送出外RAM:DPH由P2.0---P2.7送出返回ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时中断串口IRPLAID振荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALUP1.0---P1.71、作为一般的IN\OUT线,与外设通信。2、可以接外设。返回89C51单片机的内部结构ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定时中断串口IRPLAID振荡X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU1、作为一般的IN\OUT线,与外设通信2、还有第二功能。P3口的第二功能如下：P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0RDWRT1T0INT1INT0TXDRXD外RAM的R/W记数脉冲输入端中请输入端串出串入返回4.2LED显示器（数码管）的结构与原理1.结构种类七段LED显示器(数码管)系发光器件的一种。常用的LED发光器件有两类：数码管和点阵。数码管内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。常见数码管有10根管脚。管脚排列如下图所示。其中COM为公共端，根据内部发光二极管的接线形式可分为共阴极和共阳极两种。使用时，共阴极数码管公共端接地，共阳极数码管公共端接电源。每段发光二极管需5～10mA的驱动电流才能正常发光，一般需加限流电阻控制电流的大小。10.3.1LED显示器的结构与原理管脚排列共阴极数码管共阳极数码管abcdefgdpGNDabcdefgdp+5Vabfcgde3COMe1d2c4dp5b6a78f9g10COM(a)(b)(c)4.2LED显示器的结构与原理2.显示原理LED数码管的a～g七个发光二极管。加正电压的发光，加零电压的不能发光，不同亮暗的组合就能形成不同的字型，这种组合称为字型码。共阳极和共阴极的字型码是不同的，如下表所示。可采用硬件译码输出字型码控制显示内容，如采用74LS48、CD4511(共阴极)或74LS46(74LS47)、CD4513(共阳极)。也可用单片机I/O口直接输出字型码控制数码管的显示内容。用单片机驱动LED数码管显示有很多方法，按显示方式分有静态显示和动态显示。LED字型显示代码表2.显示原理显示段符号十六进制代码dpgfedcba共阴极共阳极0123456789AbCdEFHP0000000000000000000011111011110111111000111011111011111010001010111111111011011011011110001101111111110100101111100111100100111011011111101011013FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H76HF3HC0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EH89H8CH4.3LED显示器静态显示及应用实例1.静态显示的特点静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出去后，数码管始终显示该数据(不变)，CPU不再控制LED。到下一次显示时，再传送一次新的显示数据。静态显示的接口电路采用一个并行口接一个数码管，数码管的公共端按共阴极或共阳极分别接地或接VCC。这种接法，每个数码管都要单独占用一个并行I/O口，以便单片机传送字形码到数码管控制数码管的显示。显然其缺点就是当显示位数多时，占用I/O口过多。为了解决静态显示I/O口占用过多的问题，可采用串行接口扩展LED数码管的技术。静态显示方式的优点是显示的数据稳定，无闪烁，占用CPU时间少。其缺点是由于数码管始终发光，功耗比较大。4.3LED显示器静态显示及应用实例2.应用实例【例】用一位数码管显示开关来回拨动的次数。解：电路如下图所示，89S51的P1口经74LS373接一个共阴极数码管，数码管的公共端接地。P1口输出字型码送至数码管，就能控制数码管的显示内容。74LS373为8D锁存器，在电路中起驱动作用。两个与非门组成的RS触发器主要起消抖作用，用来消除开关按下及弹起过程中的抖动所引起的判断错误。开关信号经消抖动电路后接单片机的INT1引脚。每来回拨动一次将产生一个下降沿信号，通过INT1向CPU申请中断。软件设计时，可用R0作为记录中断次数的指针(每中断一次R0加1)，然后根据R0用查表程序查出对应的字形码，再由P1口送出，控制数码管显示中断次数值。一位数码管显示电路图30pF30pF12MHzGNDEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U189S5110µFVCCVCCX1X2X1X2123U1A456U1B74ALS00S1kΩ1kΩVCCD03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U274LS373GNDGNDVCC300Ω×7abfcgdeDPYdpa7b6c4d2e1f9g103LEDGNDORG000HAJMPMAINORG0013HAJMPINT1;外部中断1入口地址************主程序***************************MAIN:SETBEA;开通中断开关SETBEX1;开外部中断SETBIT1;下降沿触发MOVR0,#0;计数指针清0MOVP1,#3FH;开始显示0MOVDPTR,#TAB;字形码地址送DPTRSJMP$;等待中断(开关来回拨动一次产生一次中断)***********外部中断处理程序**************************INT1:INCR0;开关每来回拨动一次计数指针加1MOVA,R0MOVCA,@A+DPTR;查字形码MOVP1,A;字形码送P1显示CJNER0,#0FH,RE;是否等于15次MOVR0,#00H;计数指计清0RE:RETITAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H;字形码DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HEND一位数码管显示参考程序4.4LED显示器动态显示及应用实例1.动态显示的特点动态扫描方法是用其接口电路把所有数码管的8个笔划段a～g和dp同名端连在一起,而每一个数码管的公共极COM各自独立地受I/O线控制。CPU向字段输出口送出字形码时，所有数码管接收到相同的字形码。但究竟是哪个数码管亮，则取决于COM端，COM端与单片机的I/O口相连接，由单片机输出位码到I/O控制何时哪一位数码管亮。动态扫描用分时的方法轮流控制各个数码管的COM端，使各个数码管轮流点亮。在轮流点亮数码管的扫描过程中，每位数码管的点亮时间极为短暂。但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉，给人的印象就是一组稳定的显示数据。4.4LED显示器动态显示及应用实例1.动态显示的特点优点：当显示位数较多时，采用动态显示方式比较节省I/O口，硬件电路也较静态显示简单。缺点：其稳定度不如静态显示方式。而且在显示位数较多时CPU要轮番扫描，占用CPU较多的时间。4.4LED显示器动态显示及应用实例2.应用实例【例】采用两位数码管动态扫描显示按键来回拨动次数。解：硬件电路设计如下图所示。7407的两个输出引脚分别接至两位数码管(共阴)的公共端，控制每位数码管的分时显示，实现动态扫描显示。软件设计以单片机内部RAM的30H、31H作为显示数据缓存，两位段码的获取及每位数码管的显示控制由显示子程序完成。参考程序如下。两位数码管动态扫描显示电路AD0EQU30H;个位显存AD1EQU31H;十位显存ORG0000HAJMPMAINORG0013H;外部中断入口地址AJMPINT1**************主程序*********************MAIN:MOVSP,#60HMOVAD0,#0;显存清0MOVAD1,#0SETBEA;开通中断开关SETBEX1;开外部中断SETBIT1;下降沿触发LOOP:MOVR2,#0FDH;显示位码(十位)初值送R2ACALLDISP;调两位显示子程序SJMPLOOP两位数码管动态扫描显示参考程序**************外部中断处理程序******************完成计算开关来回拨动的次数,并进行BCD码调整***********************************************INT1:INCAD0;每中断一次(开关来回拨动一次)计数加1MOVA,AD0CJNEA,#10,LOOP1;个位小于10？MOVAD0,#0;等于10,个位调整为0十位加1INCAD1MOVA,AD1CJNEA,#10,LOOP1;计数是否等于100？MOVAD1,#0;等于100,个位十位调整为0LOOP1:RETI;返回两位数码管动态扫描显示参考程序***************两位动态显示子程序***************功能:两位数码动态显示(P1口送字形码,P2口送位码)入口:显存地址AD1,AD0,位显码初值R2(0FDH)************************************************DISP:MOVDPTR,#TAB;字形码首地址MOVR0,#AD1;十位显存地址送R0NEXT:MOVA,@R0MOVCA,@A+DPTR;查字形码MOVP1,A;字形码送P1MOVP2,R2;位显码送P2ACALLDELAY;延时DECR0;指向下一地址