C51与显示器LED的接口设计

第10章89C51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计,输入外设：键盘、BCD码拨盘等；输出外设：LED显示器、LCD显示器、打印机等。10.1LED显示器接口原理LED(LightEmittingDiode):发光二极管的缩写。显示器前面冠以“LED”。10.1.1LED显示器的结构常用的LED显示器为8段（或7段，8段比7段多了一个小数点“dp”段）。有共阳极和共阴极两种。如图10-1所示。,图10-1,LED显示器的扩展(结构),LED数码管的结构：共阳与共阴,单片机系统扩展LED数码管时多用共阳LED:共阳数码管每个段笔画是用低电平(“0”)点亮的,要求驱动功率很小；而共阴数码管段笔画是用高电平(“0”)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降压电阻。,公共阳极,hgfedcba,a,b,c,d,g,e,f,h,公共阴极,hgfedcba,a,b,c,d,g,e,f,h,hgfa,hgfa,高电平点亮,低电平点亮,接高电平,接地,LED数码管的译码：硬件译码与软件译码,硬件译码特点:采用专用的译码/驱动器件,驱动功率较大;增加了硬件的开销;软件编程简单;字型固定(比如:只有七段,只可译数字,字型不好看)。,共阴LED,a,b,c,d,g,e,f,h,gfedcba,DCBA,P1.3P1.2P1.1P1.0,CD4511,AT89C51,74LS48/CD4511是“BCD码七段共阴译码/驱动”IC;74LS47是“BCD码七段共阳译码/驱动”IC,LED显示器的扩展(结构),LED显示器的扩展(软件译码),LED数码管的译码：软件译码,软件译码特点:不用专用的译码/驱动器件，驱动功率较小；不增加硬件的开销；软件编程较复杂；字型灵活(比如：有八段，只可译多种字符，字型好看)。,共阳LED,a,b,c,d,g,e,f,h,P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7,+5V,AT89C51,硬件译码特点:采用专用译码/驱动器件，驱动功率较大；增加了硬件的开销；软件编程简单；字型固定(比如：只有七段，只可译数字，字型不好看)。,LED数码管的软件译码,八段LED数码管段代码编码表(连线不同可有多种表):,公共阳极,hgfedcba,a,b,c,d,g,e,f,h,公共阴极,hgfedcba,a,b,c,d,g,e,f,h,hgfa,hgfa,高电平点亮,低电平点亮,接高电平,接地,LED数码管分类：,按其内部结构可分为共阴型和共阳型；,按其外形尺寸有多种形式，使用较多的是0.5和0.8；,按显示颜色也有多种形式，主要有红色和绿色；,正向压降一般为1.52V，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。,按亮度强弱可分为超亮、高亮和普亮。,N个LED显示块有N位位选线和8N根段码线。段码线控制显示的字型，位选线控制该显示位的亮或暗。,10.1.2LED显示器工作原理图10-2是4位LED显示器的结构原理图。,图10-2,静态显示和动态显示两种显示方式。LED静态显示方式各位的公共端连接在一起（接地或+5V）。每位的段码线（adp）分别与一个8位的锁存器输出相连。显示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持不变，直到送入另一个段码为止。显示的亮度高。图10-3:4位静态LED显示器电路。该电路各位可独立显示,2.LED动态显示方式所有位的段码线相应段并在一起，由一个8位I/O口控制，形成段码线的多路复用，各位的公共端分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。图10-4：4位8段LED动态显示电路。其中段码线占用一个8位I/O口，而位选线占用一个4位I/O口。,图10-5为8位LED动态显示2008.10.10的过程。,图（a)是显示过程，某一时刻，只有一位LED被选通显示，其余位则是熄灭的；,图（b)是实际显示结果，人眼看到的是8位稳定的同时显示的字符。,图10-5,1、并行扩展静态显示电路,应用：静态显示电路,【例1】按上图编制显示子程序，显示数（255）存在内RAM30H中。,DIR1:MOVA,30H;读显示数MOVB,#100;置除数DIVAB;产生百位显示数字MOVCA,A+DPTR;读百位显示符MOVDPTR,#0DFFFH;置74377(百位)地址MOVXDPTR,A;输出百位显示符MOVA,B;读余数MOVB,#10;置除数DIVAB;产生十位显示数字MOVDPTR,#TAB;置共阳字段码表首址MOVCA,A+DPTR;读十位显示符MOVDPTR,#0BFFFH;置74377(十位)地址MOVXDPTR,A;输出十位显示符MOVA,B;读个位显示数字MOVDPTR,#TAB;置共阳字段码表首址MOVCA,A+DPTR;读个位显示符MOVDPTR,#7FFFH;置74377(个位)地址MOVXDPTR,A;输出个位显示符RET;TAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H;共阳字段码表DB92H,82H,0F8H,80H,90H;,2、串行扩展静态显示电路,DIR2:MOVSCON,#00H;置串口方式0CLRES;串口禁中SETBP1.0;“与”门开,允许TXD发移位脉冲MOVSBUF,30H;串行输出个位显示字段码JNBTI,$;等待串行发送完毕CLRTI;清串行中断标志MOVSBUF,31H;串行输出十位显示字段码JNBTI,$;等待串行发送完毕CLRTI;清串行中断标志MOVSBUF,32H;串行输出百位显示字段码JNBTI,$;等待串行发送完毕CLRTI;清串行中断标志CLRP1.0;“与”门关,禁止TXD发移位脉冲RET;,【例2】按上图编制显示子程序，显示字段码已分别存在32H30H内RAM中。,解：,要求：根据上图编写通过串行口和74LS164驱动共阳LED数码管查表显示的子程序。条件：系统有6个LED数码管,待显数据(00H09H)已放在35H30H单元中(分别对应十万位个位)，,DSPLY:MOVDPTR,#TABLE;共阳LED数码管译码表首址MOVR0，#30H;待显数据缓冲区的个位地址REDO：MOVA，R0;通过R0实现寄存器间接寻址MOVCA,A+DPTR;查表MOVSBUF,A;经串行口发送到74LS164JNBTI,$;查询送完一个字节的第8位？CLRTI;为下一字节发送作准备INCR0;R0指向下一个数据缓冲单元CJNER0，#36H，REDO;判断是否发完6个数？RET;发完6个数就返回TABLE：DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H;共阳LED译码表DB92H,82H,0F8H,80H,90H,3、BCD码输出静态显示电路,CD4511是“BCD码七段共阴译码/驱动”IC;4511是4线-7段锁存/译码/驱动电路，能将BCD码译成7段显示符输出。图中：4511ABCD为09二进制数输入端(A是低位)，abcdefg为显示段码输出端，LE为输入信号锁存控制(低电平有效)，数码管为共阴数码管。,利用4511实现静态显示与一般静态显示电路不同，一是节省I0端线，段码输出只需4根；二是不需专用驱动电路，可直接输出；三是不需译码，直接输出二进制数，编程简单；缺点是只能显示数字，不能显示各种符号。,解：编程如下：DIR3:MOVP1,#11100000B;选通个位ORLP1,30H;输出个位显示数MOVP1,#11010000B;选通十位ORLP1,31H;输出十位显示数MOVP1,#10110000B;选通百位ORLP1,32H;输出百位显示数RET;,【例4】按图9-5试编制显示子程序（小数点固定在第二位），已知显示数存在内RAM30H32H中。,动态显示电路连结形式：显示各位的所有相同字段线连在一起，共8段，由一个8位I/O口控制；每一位的公共端（共阳或共阴COM）由另一个I/O口控制。,应用：动态显示方式及其典型应用电路,LED数码管动态显示举例,P1.5P1.4P1.3P1.2P1.2P1.0,P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0,7406OC门X3,上拉电阻14,+5V,AT89C51,工作原理：从P0口送段代码,P1口送位选信号。段码虽同时到达6个LED，但一次仅一个LED被选中。利用“视觉暂留”，每送一个字符并选中相应位线，延时一会儿,再送/选下一个循环扫描即可。,共阴数码管,位选线,段代码,P1.5P1.4P1.3P1.2P1.2P1.0,P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0,7406OC门X3,+5V,AT89C51,位选线,段代码,要求：此处为共阴数码管，P0口送段代码，P1口送位选信号。通过查表实现动态显示。条件：待显数据(00H09H)已放在:7FH7AH单元中(分别对应十万位个位)说明：由于用了反相驱动器7406，要用共阳译码表。,共阴数码管,上拉电阻14,7406OC门X3,+5V,(7FH)(7EH)(7DH)(7CH)(7BH)(7AH)十万万位千位百位十位个位,数据缓冲区/显示缓冲区,P0口送段代码，P1口送位选信号。待显数据已经放在:7FH7AH单元(分别对应十万位个位)使用共阳译码表。,DIR:MOVDPTR,#DSEG;数码管译码表首址MOVR0，#7AH;待显缓冲区个位地址MOVR3，#01H;个位的位选信号=01HLD1：MOVA，R0;通过R0间接寻址MOVCA,A+DPTR;查表MOVP0,A;字段码送到P0口MOVP1，R3;字位选择送到P1口LCALLDELY;调延时1ms子程序INCR0;R0指向下一字节MOVA，R3JBACC.5，LD2;判是否发完6个数？RLA;R1指向下一个位MOVR3，A;位选信号存回R1SJMPLD1;跳去再显示下一个数LD2：RET;发完6个数就返回DSEG：DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H;共阳译码表DB92H,82H,0F8H,80H,90H,P0口送段代码，P1口送位选信号。待显数据已经放在:7FH7AH单元(分别对应十万位个位)使用共阳译码表。,1、共阴型8位动态显示电路,DIR4:MOVR2,#10;置循环扫描次数MOVDPTR,#7FFFH;置74377口地址DLP1:ANLP1,#11111000B;第0位先显示MOVR0,#30H;置显示字段码首址DLP2:MOVA,R0;读显示字段码MOVXDPTR,A;输出显示字段码LCALLDY2ms;调用延时2ms子程序(参阅例4.13)INCR0;指向下一位字段码INCP1;选通下一位显示CJNER0,#38H,DLP2;判8位扫描显示完否?未完继续DJNZR2,DLP1;8位扫描显示完毕,判10次循环完否?CLRA;10次循环完毕,显示暗MOVXDPTR,A;RET;子程序返回,【例5】按上图，试编制循环扫描（10次）显示子程序，已知显示字段码存在以30H（低位）为首址的8字节内RAM中。解：编程如下：,2、共阳型3位动态显示电路,DIR5:MOVDPTR,#0BFFFH;置74377地址MOVR2,#100;置循环显示次数DIR50:SETBP1.2;百位停显示MOVA,40H;取个位字段码MOVXDPTR,A;输出个位字段码CLRP1.0;个位显示LCALLDY2ms;调用延时2ms子程序(参阅例4.13)DIR51:SETBP1.0;个位停显示MOVA,41H;取十位字