protues课件-第6讲数码管动态扫描电路的仿真实验

1、6.1 数码管动态扫描电路的原理介绍数码管动态扫描电路的原理介绍6.2 动态扫描硬件电路的设计动态扫描硬件电路的设计6.3 软件编程实现动态扫描数码管的显示软件编程实现动态扫描数码管的显示 6.4 动态扫描电路在动态扫描电路在Proteus中的验证中的验证6.5 实例讲解实例讲解第六讲第六讲 数码管动态扫描电路的仿真实验数码管动态扫描电路的仿真实验 6.1 数码管动态扫描电路的原理介绍数码管动态扫描电路的原理介绍vLED（Light Emitting Diode）数码管应用非常普）数码管应用非常普遍，由发光二极管构成。遍，由发光二极管构成。6.1.1 LED数码管的工作原理数码管的工作原理v常

2、见的常见的LED数码管为数码管为“8”字型的，共计字型的，共计8段。每段。每一段对应一个发光二极管。这种数码管显示器有一段对应一个发光二极管。这种数码管显示器有共共阳极阳极和和共阴极共阴极两种，如图两种，如图6-1所示。所示。v共阴极共阴极LED数码管的发光二极管的阴极连接在一数码管的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地。当某个发光二极管的阳起，通常此公共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。 4图图6-1 8段段LED数码管结构及外形数码管结构及外形 v共阳极数码管的发光二极管的阳极连接在一起，通共

3、阳极数码管的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接常此公共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应段被显示。低电平时，发光二极管被点亮，相应段被显示。 v为了使为了使LED数码管显示不同的符号或数字，要把某数码管显示不同的符号或数字，要把某些段的发光二极管点亮，这样就要为些段的发光二极管点亮，这样就要为LED数码管提供数码管提供代码，因为这些代码可使代码，因为这些代码可使LED相应的段发光，从而显相应的段发光，从而显示不同字型，因此该代码也称为示不同字型，因此该代码也称为段码段码（或称（或称字型码字型码）。）。 5vLED数码

4、管共计数码管共计8段。因此提供给段。因此提供给LED数码管的段数码管的段码（或字型码）正好是一个字节。码（或字型码）正好是一个字节。v在使用中，在使用中，习惯上是以习惯上是以“a”段对应段码字节的最低段对应段码字节的最低位位。各段与字节中各位对应关系如表。各段与字节中各位对应关系如表10-1所示。所示。 6显示各种字符的显示各种字符的8段段LED数码管的段码如表数码管的段码如表10-2所示所示。 v除了除了“8”字型的字型的LED数码管外，市面上还有数码管外，市面上还有“1”型、型、“米米”字型和字型和“点阵点阵”型型LED显示器，如图显示器，如图10-2所所示。厂家也可根据用户的需要定做特殊

5、字型的数示。厂家也可根据用户的需要定做特殊字型的数码管。码管。8图图6-2 其他各种字型的其他各种字型的LED显示器显示器 6.1.2 LED数码管显示器的两种显示方式数码管显示器的两种显示方式vLED数码管有数码管有静态显示静态显示和和动态显示动态显示两种显示方式。两种显示方式。91LED静态显示方式静态显示方式v静态显示指无论多少位静态显示指无论多少位LED数码管，都同时处于显示状态。数码管，都同时处于显示状态。v电路连接：电路连接：数码管工作于静态显示方式时，各位的共阴极数码管工作于静态显示方式时，各位的共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或接（或共阳极）连接在一起并接地（或接+5V）；

6、每位的段码）；每位的段码线（线（adp）分别与一个）分别与一个8位的位的I/O口锁存器输出相连。口锁存器输出相连。v如果送往各个如果送往各个LED数码管所显示字符的段码一经确定，则数码管所显示字符的段码一经确定，则相应相应I/O口锁存器锁存的段码输出将维持不变，直到送入另口锁存器锁存的段码输出将维持不变，直到送入另一个字符的段码为止。一个字符的段码为止。v优点：优点：静态显示无闪烁，亮度较高，软件控制比较容易。静态显示无闪烁，亮度较高，软件控制比较容易。 10v工作原理：工作原理：图图6-3为为4位位LED数码管静态显示器电路，数码管静态显示器电路，各位可独立显示，只要在该位的段码线上保持段码

7、电各位可独立显示，只要在该位的段码线上保持段码电平，该位就能保持相应的显示字符。由于各位分别由平，该位就能保持相应的显示字符。由于各位分别由一一8位的数字输出端口控制段码线，故在同一时间里，位的数字输出端口控制段码线，故在同一时间里，每一位显示的字符可以各不相同。每一位显示的字符可以各不相同。v不足：不足：静态显示方式占用口线较多。如果显示器的静态显示方式占用口线较多。如果显示器的数目增多，则需要增加数目增多，则需要增加I/O口的数目。口的数目。11图图6-3 4位位LED静态显示的原理电路静态显示的原理电路 2LED动态显示方式动态显示方式v当显示位数较多，静态显示所需的当显示位数较多，静态

8、显示所需的I/O口太多，这时口太多，这时常采用动态显示。常采用动态显示。v电路连接：电路连接：为节省为节省I/O口，通常将所有显示器的段码口，通常将所有显示器的段码线的相应段并联在一起，由一个线的相应段并联在一起，由一个8位位I/O口控制，而各位口控制，而各位显示位的公共端分别由相应的显示位的公共端分别由相应的I/O线控制。线控制。v图图6-4所示为一个所示为一个4位位8段段LED动态显示器电路。其中动态显示器电路。其中段码线占用一个段码线占用一个8位位I/O口，而位选控制使用一个口，而位选控制使用一个I/O口口的的4位口线。位口线。13图图6-4 4位位8段段LED动态显示的原理电路动态显示

9、的原理电路v工作原理：工作原理：动态显示就是通过段码线向显示器（所有动态显示就是通过段码线向显示器（所有的）输出所要显示字符的段码。每一时刻，只有一位位的）输出所要显示字符的段码。每一时刻，只有一位位选线有效，其他各位都无效。逐位地每隔一定时间轮流选线有效，其他各位都无效。逐位地每隔一定时间轮流点亮各位显示器（扫描方式），由于点亮各位显示器（扫描方式），由于LED数码管的余辉数码管的余辉和人眼的和人眼的“视觉暂留视觉暂留”作用，只要控制好每位显示的时作用，只要控制好每位显示的时间和间隔，则可以造成间和间隔，则可以造成“多位同时亮多位同时亮”的假象，达到同的假象，达到同时显示的效果。时显示的效果

10、。15 LED不同位显示的时间间隔（扫描间隔）应根据实不同位显示的时间间隔（扫描间隔）应根据实际情况而定。发光二极管从导通到发光有一定的延时，际情况而定。发光二极管从导通到发光有一定的延时，如果导通时间太短，发光太弱，人眼无法看清；时间如果导通时间太短，发光太弱，人眼无法看清；时间太长，要受限于临界闪烁频率，而且此时间越长，占太长，要受限于临界闪烁频率，而且此时间越长，占用单片机时间也越多。用单片机时间也越多。 显示位数增多，也将占用单片机大量时间，因此动显示位数增多，也将占用单片机大量时间，因此动态显示的实质是以牺牲单片机时间来换取态显示的实质是以牺牲单片机时间来换取I/O端口减端口减少。少

11、。166.2 动态扫描硬件电路的设计动态扫描硬件电路的设计v以以8只集成式只集成式7段数码管为例，介绍动态扫描段数码管为例，介绍动态扫描电路的设计。电路的设计。v在在Proteus中，常用的显示器件在中，常用的显示器件在Proteus元元件拾取对话框中的件拾取对话框中的Optoelectronics类中，如类中，如图图6-5所示。所示。图图6-5 显示器件显示器件v常用的七段显示，元件名的前缀为常用的七段显示，元件名的前缀为7SEG-，在用到此类元件时，采取部分查询方法，直在用到此类元件时，采取部分查询方法，直接在接在“Keywords”中输入中输入“7SEG-”即可，根即可，根据元件后面的英

12、文说明来选取所需元件。据元件后面的英文说明来选取所需元件。v这里我们选取的是这里我们选取的是8只集成式只集成式7段数码管，它段数码管，它分为共阳极和共阴极两种。分别用分为共阳极和共阴极两种。分别用7SEG-MPX8-CA-BLUE和和7SEG-MPX8-CC-BLUE表示，共阳位表示，共阳位CA，共阴为，共阴为CC，MPX后面的后面的数字代表集成数字代表集成x个数码管，个数码管，BLUE代表数码显代表数码显示的颜色。示的颜色。数码管显示单个数字数码管显示单个数字v如图如图6-6所示为所示为共阳极共阳极数码管。数码管。v7段数码管有段数码管有段码段码和和位码位码两个不同控制端。两个不同控制端。8

13、个数码管的段码个数码管的段码a,b,c,d,e,f,g,dp并联在一起，并联在一起，通过上拉电阻接到了通过上拉电阻接到了51单片机的单片机的P0口，而每口，而每一位数码管的位码则通过三极管分别接到一位数码管的位码则通过三极管分别接到51单片机的单片机的P2口，其中口，其中P2口接三极管的基极，口接三极管的基极，发射极接到数码管的位码选择端。发射极接到数码管的位码选择端。v电路符合数码管动态显示的原理。电路符合数码管动态显示的原理。图图6-6 数码管显示电路数码管显示电路6.3 软件编程实现动态扫描数码管的显示软件编程实现动态扫描数码管的显示 v以图以图6-6为例，我们要求为例，我们要求8只集成

14、式只集成式7段数码管段数码管依次从左到右显示依次从左到右显示07，每次只有一个数码管，每次只有一个数码管显示数字。显示数字。v由原理图可知，图中各数码管的共阳极分别由原理图可知，图中各数码管的共阳极分别与与8只只NPN型三极管射极相连，程序运行时，型三极管射极相连，程序运行时，任一时刻仅允许一只数码管的共阳极连接任一时刻仅允许一只数码管的共阳极连接+5V，当向，当向P0端口发送段码时，相应数字会端口发送段码时，相应数字会显示在某一只数码管上，依次循环选中显示在某一只数码管上，依次循环选中8只数只数码管中的一只时，即可形成滚动显示效果。码管中的一只时，即可形成滚动显示效果。v要在数码管上滚动显示

15、单个数字，任一时刻只需要要在数码管上滚动显示单个数字，任一时刻只需要选通一只数码管，例如，要在最左边数码管上显示选通一只数码管，例如，要在最左边数码管上显示数字，对于本例中的共阳数码管，其位引脚（该数数字，对于本例中的共阳数码管，其位引脚（该数码管的共阳极）要设置为码管的共阳极）要设置为1（+5V），由于使用的是），由于使用的是NPN三极管，三极管，P2.0为为1，即，即P2端口的值为端口的值为00000001时，第时，第1只三极管导通，对应数码管共阳极连接只三极管导通，对应数码管共阳极连接+5V。同理，如果需要在第同理，如果需要在第3只数码管上显示数字，只数码管上显示数字，P2端端口的值为口

16、的值为00000100.v本例将位码初值设为本例将位码初值设为0 x80，即，即10000000，for循环循环中执行循环左移时，中执行循环左移时，k值将为值将为00000001,00000010,00000100,10000000，如，如此重复。每次段码的发送均与位选通码对应，形成此重复。每次段码的发送均与位选通码对应，形成单个数字的循环滚动显示。单个数字的循环滚动显示。参考源代码为：参考源代码为：#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code DSY_CODE=0 xc0,0

17、xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90; /各数字的数码管段码各数字的数码管段码void delayMS(uint x) /延时函数延时函数uchar i;while(x-)for(i=0;i120;i+);参考源代码为：参考源代码为：void main()uchar i,k=0 x80;while(1)for(i=0;i8;i+)P2=0 x00; /关闭显示关闭显示k=_crol_(k,1);P0=DSY_CODEi; /发送数码管段码发送数码管段码P2=k; /发送数码管位码发送数码管位码delayMS(300);6.4 动

18、态扫描电路在动态扫描电路在Proteus中的验证中的验证6.4.1 Proteus电路设计电路设计1. 元件清单列表元件清单列表 打开打开Proteus ISIS编辑环境，按表编辑环境，按表6-3所列的清单添加元件所列的清单添加元件 元元 件件 名名 称称所所 属属 类类所所 属属 子子 类类AT89C51Microprocessor ICs8051 FamilyCAPCapacitorsGenericCAP-ELECCapacitorsGenericCRYSTALMiscellaneousRESResistorsGeneric7SEG-MPX8-CA-BLUEOptoelectronics7

19、-Segment DisplaysRX8ResistorsResistor PacksNPNTransistorsGeneric表表6-3 元元 件件 清清 单单2. 电路原理图电路原理图 元件全部添加后，在元件全部添加后，在Proteus ISIS的编辑区域中按图的编辑区域中按图6-7所示的原理图连接硬件电路。所示的原理图连接硬件电路。图图6-7 电路原理图电路原理图3、源程序的添加、源程序的添加参照第五讲在参照第五讲在Keil中建立工程，添加源程序文件、构中建立工程，添加源程序文件、构建建.hex文件，加载目标代码，进入调试环境后执行程序，文件，加载目标代码，进入调试环境后执行程序，观察动

20、态显示的过程，如图观察动态显示的过程，如图6-8所示。所示。图图6-8 电路运行过程电路运行过程6.5 实例讲解实例讲解v参照之前的例子，我们修改下电路和程序，参照之前的例子，我们修改下电路和程序，要求要求8只集成式只集成式7段数码管段数码管同时显示同时显示多个不同多个不同的字符，例如同时显示的字符，例如同时显示18。v分析：分析： 对于集成式数码管，任何时候发送的段码会对于集成式数码管，任何时候发送的段码会被所有数码管收到，如果本例中所有共阳数被所有数码管收到，如果本例中所有共阳数码管的位码均为码管的位码均为1（0 xff），则所有数码管都），则所有数码管都会显示同一字符。会显示同一字符。v为了使不同数码管显示不同字符，可以使用集成式为了使不同数码管显示不同字符，可以使用集成式多位数码管常用的动态扫描显示技术，它利用了人多位数码管常用的动态扫描显示技术，它