数码管LED常用接口电路

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1、1/37数码管LED常用接口电路2/37数码管 常用接口电路 简介 在一些只需要简单显示的仪器中，常用数码管显示信息；类型：发光二极管显示器，简称LED(Light Emitting Diode)；液晶显示器，简称LCD(Liquid Crystal Display) ；荧光管显示器。LED、LCD有两种显示结构；段显示(8段，“米”字型等) 和点阵显示(5X 7，5X8，8X8点阵等)。LED示又分为固定段显示和可以拼装的大型字段显示，此 外还有共阳极和共阴极之分等。三种显示器中，以荧光管显示器亮度最高，发光二极管次 之，而液晶显示器最弱；液晶显示器有带背光和不带背光之分，带背光的液晶显示

2、器既可以在有外部光源处使用，也可以在黑暗中使用；不 带背光的液晶显示器只能靠外部光源才能看清。3/37 LED显示器的结构与原理一、 结构种类 常用的LED发光器件有两类：段 显示（数码管）和点阵显示。八 段LED显示器(数码管)系发光器件 的一种； 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。 可用来显示09、A、B、C、D 、E、F及小数点“.”等字符。 常见数码管有10根管脚。其中 COM为公共端；数码管4/37 LED显示器的结构与原理一、结构种类根据内部发光二极管的接线形式可分为共阴极(各二极管的阴 极连接在一起)和共阳极(各二极管的阳极连

3、接在一起)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510mA的驱动电流才能正常发光。(b)共阴极； (c)共阳极 (a)管脚排列八段LED显示器5/37共阴极LED显示器的发光二极管的公共阴极接地，而阳极通 过限流电阻接到驱动芯片的输出口线上，当某个驱动口线为高 电平时，该发光二极管有电流通过而发光，相应的段被显示。 二、显示原理LED显示器的结构与原理共阳极LED显示器的发光 二极管的公共阳极接高电平 ，而阴极通过限流电阻接到 驱动芯片的输出口线上，当 某个驱动口线为低电平时， 该发光二极管有电流通过而 发光，相应的段被显示。6/37根据LED显示器

4、的结构原理可知，通过给每段提供不同的数 据，LED显示器就能显示出不同形状的字符，因此，我们把 数据线上的数据称为“字形码”或“字段码”。 不同的字符有不同的字形码，而且还与LED显示器是共阴极 或是共阳极接法密切相关。字形码数据格式二、显示原理LED显示器的结构与原理7/37LED显示器的字形(段)码表显显示字 符字形码码显显示字 符字形码码共阴极共阳极共阴极共阳极03FHC0HA77H88H 106HF9HB7CH83H 25BHA4HC39HC6H 34FHB0HD5EHA1H 466H99HE79H86H 56DH92HF71H8EH 67DH82H40HBFH 707HF8HP73H

5、8CH 87FH80HP.F3H0CH 96FH90H熄灭灭00HFFH共阳极和共阴极的字段码互为反码。LED显示器的结构与原理8/37一般地，发红光的LED每段流过5mA的平均电流，亮度就 可以了，7mA电流会更亮些，10mA以上也不会再亮多少， 但长期运行于10mA以上会缩短其寿命。最大电流平均值不 得超过30mA； 在应用中，通常设置为510mA。在动态扫描显示情况下 ，瞬时电流较大，但平均电流不要超过10mA； LED显示器允许的反向电压最大值为5V，此时的反向电流 一般小于10A； 小尺寸的LED显示器每段只有一个发光二极管，其正向压 降约为1.5V，一般最大不大于2V。大尺寸的LE

6、D显示器每 段可能由数个发光二极管串联，每段压降也相应的要增大。 二、显示原理LED显示器的结构与原理9/37“米”字型数码管结构与引脚图二、显示原理LED显示器的结构与原理“米”字型数码管“米”字型LED显示器也有 共阴和共阳极两种。“COM” 是公共端，对于共阴极型它是 负极，对于共阳极型它是正极 。 “米”字型LED显示器由15个 LED字段组成，所以其字型码 为两个字节。字型码与连接方 式有关，只有确定了数码管的 电路连接图，才能根据电路连 接关系确定CPU输出的字形码 。10/37二、显示原理LED显示器的结构与原理“米”字型数码管字符共阴极共阳极字符共阴极共阳极字符共阴极共阳极 0

7、003FHFFC0HB128FHED70HP00F3HFF0CH 10006HFFEDHC0039HFFC6HQ203FHDFC0H 200DBHFFF9HD120FHEDF0HR20F3HDF0CH 300CFHFF24HE0079HFF86HS2109HDEF6H 400E6HFFl9HF0071HFF8EHT1201HEDFEH 500EDHFFl2HG00BDHFF42HU003EHFFC1H 600FDHFF01HH00F6HFF09HV0C30HF2CFH 70007HFFF8HI1209HFDF6HW2836HD7C9H 800FFHFF00HJ0C01HF3FEHX2D00HD

8、2FFH 900EFHFFl0HK3600HC9FFHY1500HEAFFH“米”字形数码管字形码11/371.软件查表法采用软件查表方式时，需要在程序中安排一张显示字符段 码表。段码表应根据硬件电路中使用的数码管的极性和显示字 符的需要而设定。LED数码管译码方法二、显示原理LED显示器的结构与原理2. 硬件译码法硬件译码是用译码器把要显示的字符转换成显示代码。 已有专用芯片，可把4位二进制数转换成对应的显示代码。例 如Motorola公司生产的MC14495就是一种CMOS型七段十六进 制-BCD码锁存译码驱动器。还有MC14493、MC14499、 74LS47/48/49，国产的4线七

9、段译码驱动器74HC4511等。使用 时请参阅有关器件手册。 12/371.静态显示：即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，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; 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;LED显示器有静态显示和动态显示两种方式。二、显示原理共阴极13/37

10、每个显示器由一个4线7段 译码驱动器4511驱动。 4511输出口线与LED输入 口线之间接有限流电阻。 4511的输入端接8051的数 据总线。 8051一次送出两个字符的 编码，一个在P0.0P0.3， 另一个在P0.4P0.7。直接 以存储器写的方式写入到 4511中。 4511的选通与数据输入锁 存电路由S1、S2两个信号 决定。两个显示器只需要 两次写操作就可以完成数 据传送、锁存与显示。 1. 静态显示LED数码管静态显示电路 二、显示原理14/37 为了克服静态显示方式的缺点，节省I/O口线，常常使用动 态显示方式。 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

11、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。2. 动态显示二、显示原理LED显示器的结构与原理LED动态显示方式 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。 哪个数码管亮，则取决于COM端， COM端与单片机的I/O口相连，由 单片机输出位码到I/O控制何时哪一 位数码管亮。15/37 动态扫描用分时的方流控制各个数码管的COM端，使 各个数码管轮流点亮。 在需要多个字符同时显示时，可以轮流给每一个字符通以电 流，逐次把所需显示的字符显示出来。在每点亮一个显示器 之后，必须持续通电一段时间，使之发光稳定，然后再点亮 另一个显示器，如此巡回扫描所

12、有的显示器。由于巡回显示 速度较快，每秒可重复多次(为了不产生闪烁，可每秒扫描 24次左右)。虽然在同一时刻只有一个显示器通电，但是由 于人眼的视觉暂留作用和发光二极管的余辉效应，看起来每 个显示器都在稳定地显示。二、显示原理LED显示器的结构与原理2. 动态显示16/37 这种巡回扫描显示器的操作要靠程序控制，CPU始终要介入显 示扫描。动态显示的亮度随电流平均值的增大而增强，亮度大 体上等同于通过同样大的稳定电流的静态显示器的亮度。二、显示原理LED显示器的结构与原理2. 动态显示 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

13、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。动态显示方式虽然使用器件较少，但是CPU效率低，编程麻烦 ，软件调试工作量大，使总体工作效率下降。因此，这种动态 显示方式只在CPU工作任务简单的情况下被使用。17/37LED数码管动态显示电路由并行口扩展接口芯片8155负责接收8051的命令和数据，再 从其PB口分时送出数码给显示器； 由PA口分别选通数码管，送出哪个数码管的数据时，就选 通那个数码管。 不断的扫描显示，CPU就得不断的送显示数据与选通数据 。如果CPU停止对显示器送数，显示器的显示也就消失了 18/37三、键盘/显示器专用接口芯片8279LED显示器

14、的结构与原理在仪器电路设计中，往往将键盘和数码管显示电路综合考 虑进行设计。键盘与显示专用芯片827919/37三、键盘/显示器专用接口芯片82798279引脚图8279的主要功能（1）键盘与显示器能同时工作； （2）扫描式键盘工作方式； （3）扫描式传感器工作方式； （4）用选通方式送入输入信号； （5）带有8字符的键盘先入先出存储 器（FIFO）； （6）触点回弹时两键封锁或N键巡回 ； （7）双排8字或单个16字的数字显示 器； （8）可右入或左入的16字节显示器 RAM； （9）工作方式可由CPU编程； （10）可编程扫描定时、键盘送入时 有中断输出。 20/37三、键盘/显示器专用接

15、口芯片8279 8279的扫描输出线按编 码方式使用。其SL0 SL2经过74HC138译码 ，其输出的8根选通线 的Y0Y5作为键盘矩阵 的列扫描线，而8279的 8根返回线RL0RL7用 作键盘的8根检测线。 可以实现68 = 48 键的 键盘输入功能。在这种 接口逻辑下，8279的命 令/状态口的地址为 DFFFH，其数据寄存器 口地址为DFFEH。 21/37三、键盘/显示器专用接口芯片8279LED显示器的结构与原理控制位值值 功 能 D1D00 08个8位字符显显示，左端输输入 0 116个8位字符显显示，左端输输入1 08个8位字符显显示，右端输输入1 116个8位字符显显示，右

16、端输输入K00SL3-SL0为编码扫为编码扫 描方式1SL3-SL0为译码扫为译码扫 描方式K2K10 0双键键封锁锁方式0 1N键键巡回方式1 0传传感器阵阵列方式1 1选选通输输入方式(1)工作方式设置命令控制字 格式： 000 D1D0K2K1K0 000:该命令控制字的标志符 D1D0:显示方式控制位 K2K1K0键盘方式控制位 22/37三、键盘/显示器专用接口芯片8279LED显示器的结构与原理(2)内部时钟设置命令控制字 格式： 001 P4P3P2P1P0 001:改命令控制字的标志符 P4P3P2P1P0: CLK引脚输入脉冲的分频数，取值2-31。对于不同的CLK 输入脉冲频率，适当选择设置P4P3P2P1P0的值，以便得到扫 描和去抖动所需的100KHz的定时信号。对于上述硬件逻辑， CLK为2M