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1、数码管显示控制系统设计 制作人：傅金鹏制作人：傅金鹏制作人：傅金鹏制作人：傅金鹏 华月新华月新华月新华月新 指导老师：金巧芳指导老师：金巧芳指导老师：金巧芳指导老师：金巧芳 2011.12.112011.12.11实验目的要求：实验目的要求：1、熟练掌握数码管显示器的结构特点（共阳极和共阴熟练掌握数码管显示器的结构特点（共阳极和共阴极的区别）极的区别）。2、掌握数码管动态显示方式的工作特点（电路的构成掌握数码管动态显示方式的工作特点（电路的构成与编程应用）与编程应用）。3、了解单片机实验系统的基本功能，掌握其使用方法了解单片机实验系统的基本功能，掌握其使用方法。LED显示器的结构与原理l l七
2、段七段LEDLED显示器（数码管）系发光器件的一种。显示器（数码管）系发光器件的一种。常用的常用的LEDLED发光器件有两类：数码管和点阵。数发光器件有两类：数码管和点阵。数码管内部有七个条形发光二极管和一个小圆点发码管内部有七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组成字符。常见光二极管组成，根据各管的亮暗组成字符。常见数码管有数码管有1010根管脚。管脚排列如下图（根管脚。管脚排列如下图（a a）所示。）所示。其中其中COMCOM为公共端，根据内部发光二极管的接线为公共端，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。如下图形式可分为共阴极和共阳极两种。如下图（b
3、 b）（）（c c）所示，使用时，共阴极数码管公共端）所示，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。发光二极管接地，共阳极数码管公共端接电源。发光二极管需需510mA510mA的驱动电流才能正常发光，一般需加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。限流电阻控制电流的大小。 LED（ Light Emitting Diode ）是发光二极管英文名称的缩写。LED显示器是由发光二极管构成的能够显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是8段LED显示器（又常称为LED数码管）。这种显示器有共阴极与共阳极两种，如后图所示。10.1 LED10.1 LED显示器
4、接口原理显示器接口原理10.1.1 10.1.1 LEDLED显示器的结构显示器的结构 LEDLED显示器的显示器的结构结构：共阳共阳与共阴与共阴公共阳极公共阳极a ab bc cd dg ge ef fdpdpdp g f a低低电平点亮电平点亮接高电平接高电平c c d dVccVcce e dpdpg g f fVccVcca a b bLEDLED显示器的显示器的结构结构：共阳与共阳与共阴共阴公共阴极公共阴极a ab bc cd dg ge ef fdpdpc c d dGNDGNDe e dpdpg g f fGNDGNDa a b b高高电平点亮电平点亮接地接地dp g f a10
5、.1.1 10.1.1 LEDLED显示器的结构显示器的结构 单片机系统扩展单片机系统扩展LEDLED显示器时显示器时多用多用共阳共阳LEDLED。共阳。共阳显示器每个段笔画是用低电平显示器每个段笔画是用低电平( (“0 0”) )点亮的点亮的, ,要求驱要求驱动功率很小；而共阴显示器段笔画是用高电平动功率很小；而共阴显示器段笔画是用高电平( (“1 1”) )点亮的，要求驱动功率较大。点亮的，要求驱动功率较大。 通常每个段笔画要串一个数百欧姆的通常每个段笔画要串一个数百欧姆的降压电阻降压电阻。LEDLED显示器的显示器的译码译码：硬件译码硬件译码硬件译码特点硬件译码特点: :采用专用的译码芯
6、片采用专用的译码芯片, ,驱动功率较大驱动功率较大; ;增加了硬件的开销增加了硬件的开销; ;字型固定字型固定( (比如只可译数字比如只可译数字) ) ; ;但但软件软件编程简单编程简单。共阴共阴LEDa ab bc cd dg ge ef fdpdpg gf fe ed dc cb b a aD DC CB BA AP1.3P1.3P1.2P1.2P1.1P1.1P1.0P1.074LS4874LS48AT89C51AT89C5174LS4874LS48是是“BCDBCD码码七段七段共阴共阴译码译码/ /驱动驱动”IC IC 74LS4774LS47是是“BCDBCD码码七段七段共阳共阳译码
7、译码/ /驱动驱动”ICICLEDLED显示器的译码：显示器的译码：软件译码软件译码软件译码特点软件译码特点: : 不用专用的译码芯片，驱动不用专用的译码芯片，驱动功率较小功率较小；不增加不增加硬件硬件的开销；软件的开销；软件编程较复杂编程较复杂；字型；字型灵活灵活( (比如既可译比如既可译数字又可译字母数字又可译字母) )。共阳共阳LEDa ab bc cd dg ge ef fP1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3P1.4P1.4P1.5P1.5P1.6P1.6P1.7P1.7+5V+5VAT89C51AT89C51dpdp公共阳极公共阳极dpdp g f e d
8、 c b a g f e d c b aa ab bc cd dg ge ef fdpdp公共阴极公共阴极dpdp g f e d c b a g f e d c b aa ab bc cd dg ge ef fdpdpdp g f adp g f a高高电平点亮电平点亮低低电平点亮电平点亮接高电平接高电平接地接地共阳极段码是：共阳极段码是：共阳极段码是：共阳极段码是：0CH0CH0CH0CH ；共阴极段码是：；共阴极段码是：；共阴极段码是：；共阴极段码是：F3HF3HF3HF3H LED字符显示代码表 l l显示显示段符号段符号十六进制代码十六进制代码l ldpdpg gf fe ed dc
9、 cb ba a共阴极共阴极共阳极共阳极l l0 00 00 01 11 11 11 11 11 13FH3FHC0HC0Hl l1 10 00 00 00 00 01 11 10 006H06HF9HF9Hl l2 20 01 10 01 11 10 01 11 15BH5BHA4HA4Hl l3 30 01 10 00 01 11 11 11 14FH4FHB0HB0Hl l4 40 01 11 10 00 01 11 10 066H66H99H99Hl l5 50 01 11 10 01 11 10 01 16DH6DH92H92Hl l6 60 01 11 11 11 11 10 01
10、 17DH7DH82H82Hl l7 70 00 00 00 00 01 11 11 107H07HF8HF8Hl l8 80 01 11 11 11 11 11 11 17FH7FH80H80Hl l9 90 01 11 10 01 11 11 11 16FH6FH90H90H共阳共阳共阴共阴字符字符字形字形 理论上，八段可以理论上，八段可以理论上，八段可以理论上，八段可以显示显示显示显示128128128128种不同的字符，种不同的字符，种不同的字符，种不同的字符，扣除其中没有意义的组扣除其中没有意义的组扣除其中没有意义的组扣除其中没有意义的组合状态后，八段合状态后，八段合状态后，八段合状
11、态后，八段LEDLEDLEDLED显示显示显示显示器可以显示的字符如表器可以显示的字符如表器可以显示的字符如表器可以显示的字符如表所示。所示。所示。所示。 (P195 (P195 表表10-2)10-2)八段八段LEDLED段码表段码表2 2、LEDLED动态动态显示方式显示方式 在多位在多位LEDLED显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段码线相应段并联在一起，由的段码线相应段并联在一起，由1 1个个8 8位输入输出口控制，位输入输出口控制，形成段码线的多路复用，而各位的共阳极或共阴极分别由形成段码线的多路复用，而各位的共阳极或共阴极分别由相应的相应
12、的I/OI/O线控制，形成各位的分时选通。线控制，形成各位的分时选通。LEDLED显示器的显示器的显示方式显示方式：（静态与动态）（静态与动态）动态显示特点动态显示特点: : 用元器件少用元器件少，占占I/OI/O线少线少，有闪烁有闪烁，必须扫描必须扫描，花费花费CPUCPU时间时间，编程复杂编程复杂。( (有多个有多个LEDLED时尤为突出）时尤为突出）静态显示特点静态显示特点: : 无闪烁无闪烁，无须扫描无须扫描，节省节省CPUCPU时间时间，编程简单编程简单，用元器件多用元器件多，占占I/OI/O线多线多。静态显示静态显示: : 各显示器在显示过程中各显示器在显示过程中持续持续得到送显信
13、号，与各显示器接口得到送显信号，与各显示器接口的的I/OI/O口线口线是是专用专用的。的。动态显示动态显示: : 各显示器在显示过程中各显示器在显示过程中轮流轮流得到送显信号，与各显示器接口得到送显信号，与各显示器接口的的I/OI/O口线口线是是共用共用的。的。动态显示中延时时间的选择 在动态显示方式中，各在动态显示方式中，各LEDLED显示器轮流工作，为了防止产显示器轮流工作，为了防止产生闪烁现象，每个生闪烁现象，每个LEDLED数码管刷新频率必须大于数码管刷新频率必须大于 25 Hz25 Hz，即相，即相邻两次点亮的时间间隔要小于邻两次点亮的时间间隔要小于 40 ms40 ms。LEDLE
14、D显示器的位数越多，显示器的位数越多，每一位的显示时间越短，在驱动电流一定的情况下，亮度越每一位的显示时间越短，在驱动电流一定的情况下，亮度越低（正因如此，在动态低（正因如此，在动态LEDLED显示电路中，要适当增大驱动电流，显示电路中，要适当增大驱动电流，一般取一般取 20 20 mAmA35 35 mAmA( (正常情况下的正常情况下的工作电流一般在工作电流一般在101020 20 mAmA之间之间) )，以抵消因显示时间短造成亮度下降）。为了保证一，以抵消因显示时间短造成亮度下降）。为了保证一定的亮度，实验表明：在驱动电流取定的亮度，实验表明：在驱动电流取 30 30 mAmA的情况下，
15、每位的情况下，每位显示时间不能小于显示时间不能小于 1 ms1 ms。硬件总体设计l l1 1 1 1、主要元器件选择、主要元器件选择、主要元器件选择、主要元器件选择l l主要元器件选用型号和数量如下：主要元器件选用型号和数量如下：主要元器件选用型号和数量如下：主要元器件选用型号和数量如下：l l1 1 1 1个个个个AT89C51(AT89C51(AT89C51(AT89C51(单片机单片机单片机单片机) 1) 1) 1) 1个个个个CRYSTAL(CRYSTAL(CRYSTAL(CRYSTAL(晶振晶振晶振晶振) 2) 2) 2) 2个个个个CAP(CAP(CAP(CAP(电容电容电容电容
16、) ) ) ) l l3 3 3 3个个个个RESRESRESRES（电阻）（电阻）（电阻）（电阻） 2 2 2 2个个个个7SEG-COM-CATHOD(7SEG-COM-CATHOD(7SEG-COM-CATHOD(7SEG-COM-CATHOD(共阴极数码管共阴极数码管共阴极数码管共阴极数码管) ) ) ) l l1 1 1 1个个个个CAP-ELEC(CAP-ELEC(CAP-ELEC(CAP-ELEC(电解电容电解电容电解电容电解电容) ) ) ) l l2 2 2 2、系统板上硬件连线、系统板上硬件连线、系统板上硬件连线、系统板上硬件连线l l（1 1 1 1 把把把把“ “单片机
17、系统单片机系统单片机系统单片机系统” ”区域中的区域中的区域中的区域中的P0.0/AD0P0.0/AD0P0.0/AD0P0.0/AD0P0.7/AD7P0.7/AD7P0.7/AD7P0.7/AD7端口用端口用端口用端口用8 8 8 8芯排线连接到芯排线连接到芯排线连接到芯排线连接到“ “四路静态数码显示模块四路静态数码显示模块四路静态数码显示模块四路静态数码显示模块” ”区域中的任一个区域中的任一个区域中的任一个区域中的任一个a a a ah h h h端口端口端口端口上；要求：上；要求：上；要求：上；要求：P0.0/AD0P0.0/AD0P0.0/AD0P0.0/AD0对应着对应着对应着
18、对应着a a a a，P0.1/AD1P0.1/AD1P0.1/AD1P0.1/AD1对应着对应着对应着对应着b b b b，P0.7/AD7P0.7/AD7P0.7/AD7P0.7/AD7对对对对应着应着应着应着h h h h。l l（2 2 2 2 把把把把“ “单片机系统单片机系统单片机系统单片机系统” ”区域中的区域中的区域中的区域中的P2.0/A8P2.0/A8P2.0/A8P2.0/A8P2.7/A15P2.7/A15P2.7/A15P2.7/A15端口用端口用端口用端口用8 8 8 8芯排线连接到芯排线连接到芯排线连接到芯排线连接到“ “四路静态数码显示模块四路静态数码显示模块四
19、路静态数码显示模块四路静态数码显示模块” ”区域中的任一个区域中的任一个区域中的任一个区域中的任一个a a a ah h h h端口上；端口上；端口上；端口上；要求：要求：要求：要求：P2.0/A8P2.0/A8P2.0/A8P2.0/A8对应着对应着对应着对应着a a a a，P2.1/A9P2.1/A9P2.1/A9P2.1/A9对应着对应着对应着对应着b b b b，P2.7/A15P2.7/A15P2.7/A15P2.7/A15对应着对应着对应着对应着h h h h。l l3 3 3 3、计时器电原理图、计时器电原理图、计时器电原理图、计时器电原理图 实验原理图实验原理图 结束结束结束
20、结束将将将将1 1的段码送的段码送的段码送的段码送L1L1调用延时子程序调用延时子程序调用延时子程序调用延时子程序将将将将2 2的段码送的段码送的段码送的段码送L2L2调用延时子程序调用延时子程序调用延时子程序调用延时子程序. . .将将将将6 6的段码送的段码送的段码送的段码送L6L6开始开始开始开始调用延时子程序调用延时子程序调用延时子程序调用延时子程序实验内容：实验内容：实验内容：实验内容：显示子程序流程图：显示子程序流程图： 实验示例程序：实验示例程序：l l # include # include l l#define uchar unsigned char#define uchar
21、 unsigned charl l#define uint unsigned int#define uint unsigned intl luchar code tab = uchar code tab = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x60x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /共阳数共阳数码管码管l luchar code uchar code tab2=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0tab2=0xfe,0xfd,0xfb,0
22、xf7,0xef,0xdf,0xbf;xbf;l lsbit P3_2=P32;sbit P3_2=P32;l luchar i,k;uchar i,k;l lbit flag;bit flag;l lvoid delay(uint l)void delay(uint l) / /延时部分延时部分l l l l uchar j; uchar j;l l for(l; l 0; l-) for(l; l 0; l-)l l for(j = 255; j 0; j-); for(j = 255; j 0; j-);l l l lvoid int0() interrupt 0 void int0()
23、 interrupt 0 / /外中断部分外中断部分l l if(P3_2=0) if(P3_2=0)l l delay(100);delay(100);l lif(P3_2=0)if(P3_2=0) / /防抖防抖l l flag=!flag;flag=!flag;l l l l l lvoid shumaguan ()void shumaguan () / /数码管显示数码管显示-9-9l l while(1) while(1)l l if(flag=1) if(flag=1)l l l l P2=tabk%10; P2=tabk%10;l l k+; k+;l l delay(1000)
24、;delay(1000);l l l l elsebreak; elsebreak;l l l l l l l l main() main() / / 主函数主函数主函数主函数l l IT0=1; / IT0=1; /下降触发下降触发下降触发下降触发l l EA=1;EA=1;l l EX0=1; EX0=1;l l l l while(1) while(1)l l l l if(flag=0) if(flag=0)l l P2=tab2i%7 ; P2=tab2i%7 ;l l i+; i+;l l delay(1000) ; delay(1000) ;l l l l l l l l els
25、eshumaguan(); elseshumaguan();l l l l l l 我们的成果我们的成果结束语 l l经过这几天的努力，我们一组成员终于完成了数码管显示控制系统设经过这几天的努力，我们一组成员终于完成了数码管显示控制系统设计，利用单片机外中断功能改变数码管的显示状态。当无外中断时，计，利用单片机外中断功能改变数码管的显示状态。当无外中断时，主程序运行状态为七段数码管的主程序运行状态为七段数码管的a ag g段依次点亮，不断循环；当有外段依次点亮，不断循环；当有外中断输入时，立即产生中断执行中断服务程序，数码管显示状态改为中断输入时，立即产生中断执行中断服务程序，数码管显示状态改
26、为依次显示数字依次显示数字0 09 9后，返回主程序原断点处继续执行，数码管继续段后，返回主程序原断点处继续执行，数码管继续段点亮的循环显示。点亮的循环显示。 此次动手制作，我们收获颇深，在途中，让我知此次动手制作，我们收获颇深，在途中，让我知道了不知道就得去问老师，培养了我的实际动手能力，增加了实际的道了不知道就得去问老师，培养了我的实际动手能力，增加了实际的操作经验，能够仔细观察、切身体验、独立思考、综合分析，并努力操作经验，能够仔细观察、切身体验、独立思考、综合分析，并努力学到把学样学到的知道应用到实际工作中，尽力做到理论和实际相结学到把学样学到的知道应用到实际工作中，尽力做到理论和实际
27、相结合的最佳状态，回想自己在这期间的工作情况，不尽如意。对此我思合的最佳状态，回想自己在这期间的工作情况，不尽如意。对此我思考过，学习经验自然是一个因素，然而考过，学习经验自然是一个因素，然而 更重要的是心态的转变没有更重要的是心态的转变没有做到位。现在发现了这个不足之处，应该还算是及时吧。感谢老师们做到位。现在发现了这个不足之处，应该还算是及时吧。感谢老师们在这段时间里对我的指导和教诲，我从中受益非浅。在这段时间里对我的指导和教诲，我从中受益非浅。l l本次实习使我亲身感受了所学知识与实际的应用，理论与实际的本次实习使我亲身感受了所学知识与实际的应用，理论与实际的相结合，让我们大开相结合，让我们大开 眼界，也算是对以前所学知识的一个初审吧眼界，也算是对以前所学知识的一个初审吧! !
