《机电一体化应用技术》-项目三单片机显示控制技术

任务3.1数字电压表的设计制作3.1.1数字电压表系统操作指导1.电路原理图如图3一1所示为数码管显示实验板的电路原理图。2.连线(见表3一1)3.使用KeilC51编写、编译程序4.将控制程序烧写到单片机5.操作并观察、记录示波器状态

(1)调节A/D转换实验板上的旋钮，将其向左旋至尽头，可在数码管实验板上看到显示“0.000”，此时将数字万用表档位调至直流电压挡，可测得IN6插口的电压值约等于0V。

下一页返回任务3.1数字电压表的设计制作(2)调节旋钮，将其向右旋至尽头，可在数码管实验板上看到显示“4.998”，此时用万用表测得IN6插口的电压值约等于5V。

(3)调节旋钮至任意位置，记录数码管显示数值，并用万用表测量IN6引脚电压值，需对应记录下数码管显示电压值和实测电压值。3.1.2任务1扩展要求:数码管动态显示控制

1.扩展要求1

调节旋钮，并用万用表测量IN6引脚电压，记录下当电压值为1V，1.5V,2V,2.5V,3V,3.5V,4V,4.5V时，数码管实验板上显示的结果。

2.扩展要求2

编程控制在实验板的6个数码管上循环显示0~9。下一页返回上一页任务3.1数字电压表的设计制作3.1.3数码管显示接口技术1.数码管显示原理

(1)数码管的显示原理。数码管外形及内部连线如图3一3所示。其内部的发光二极管有共阴极和共阳极两种连接方法，当8个发光二极管的阳极连接在一起并接到+5V电源，独立控制各发光二极管阴极电平，为高则熄灭，为低则点亮，这种连接方法称为共阳极，如图3-3(c)所示。如图3一3(a)所示，为数码管的八段发光二极管的分布结构。在使用数码管时，需注意:①区分两种不同的接法;②给数码管外接限流电阻。

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如图3一4所示电路，要在共阳极数码管上显示符号“2”，需将a,b,d,e,g五段发光二极管点亮，从单片机的P0口输出数据0xA4(即10100100B)即可，则数据0xA4称为共阳极数码管的段选码，也叫做字形码。(2)数码管段选码表通常在控制数码管显示时，八个发光二极管的控制端a~dp的接线方法与图3-4类似，即数据的最高位控制dp，最低位控制a，其对应关系如下:下一页返回上一页任务3.1数字电压表的设计制作

根据上述对应关系，得出共阳极和共阴极数码管显示某一字符的段选码，如表3一2所列。

2.数码管动态显示控制数码管的显示方式分为静态显示和动态显示。在应用系统中，一般由多位数码管构成显示接口电路，对多位数码管的控制包括字形控制(显示什么字符)和字位控制(哪一位显示)。

1)静态显示如图3一4所示，某一位数码管的字形控制线a一dp接在P0口，其他位数码管可接到P1一P3口上，由I/O口对每一位数码管进行独立控制，叫做静态显示，其程序控制比较简单，使用指令“P0=0xB0;”就可以在数码管上显示字符“3"。虽然编程简单，但是静态显示占用的I/O口多，适用于显示位数少的场合。下一页返回上一页任务3.1数字电压表的设计制作2)动态显示动态显示就是轮流点亮某一位数码管，在同一时刻只有一位被点亮，但由于人眼的视觉停留效应和发光二极管熄灭时的余晖，出现了多位字符“同时”显现的现象。本任务中所使用的实验板上的数码管即为动态显示方式。为了实现多位数码管的动态显示，通常将所有位的字形控制线a一dp分别并接在一起，由一个8位I/O口控制，将每一位数码管的位控制线(即公共端)分别由独立的I/O口控制，实现各位的分时选通显示。

图3一1电路原理图中的四位数码管，仅使用了单片机P0口及部分地址线和控制线进行控制，配合两块74LS377芯片和T9012三极管，实现了动态显示。3.动态显示程序分析下一页返回上一页任务3.1数字电压表的设计制作3.1.4任务报告要求报告的格式可参考附录。在本任务的报告中，完成两个扩展要求的说明。返回上一页任务3.2仿电梯数字滚动显示屏

(点阵控制)

3.2.1点阵控制系统操作指导

1.电路原理图如图3-5所示为点阵显示的电路原理图。图3一6为修改接线后的继电器控制电路原理图。2.连线(见表3一3)3.使用KeilC51编写、编译程序4.将控制程序烧写到单片机5.操作并观察、记录点阵屏和继电器状态

(1)程序烧写到单片机后，即开始运行，此时默认当前楼层和目标楼层都为1,故在点阵屏上看到固定显示数字1，继电器K1接通，对应K1发光二极管点亮。

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(点阵控制)

(2)按下52按钮，点阵屏向上滚动显示1至2，后固定显示2，继电器K2接通。

(3)按下54按钮，点阵屏向上滚动显示2至3至4，后固定显示4，继电器K4接通。

(4)按下S1按钮，点阵屏向下滚动显示4至3至2至1，后固定显示1，继电器K1接通。3.2.2任务2扩展要求:点阵显示控制1.扩展要求1

更换继电器实验模块，使用8个按钮，仿8层电梯数字滚动显示。2.扩展要求2

仅使用主机模块和点阵显示模块，编程控制在点阵显示模块上循环显示0~9。下一页返回上一页任务3.2仿电梯数字滚动显示屏

(点阵控制)

3.2.3点阵显示接口技术1.点阵显示原理点阵显示器其实就是LED显示器，构成显示屏的所有LED都依矩阵形式排列。在点阵式LED显示器中，行、列交叉点对应一只发光二极管(一般正极接行线，负极接列线)，二极管的数量决定了点阵式LED显示器的分辨率。

1)分类和结构点阵显示器的种类可分为单色、双色、三色几种。根据矩阵每行或每列所含LED个数的不同，点阵显示器还可以分为5×7,8×8,16×16等类型。本任务中采用的是单色8×8点阵显示器，其内部等效电路如图3一7所示。

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(点阵控制)

2)显示原理如图3-7可知，只要让某些LED亮，就可以组成数字、英文字母、图形和汉字。从内部结构不难看出，点亮LED的方法就是要让LED所对应的行线、列线分别加上高、低电平。但是其内部的64个LED不是单独控制的，在控制中应采用多行扫描的方式，实现动态显示的效果。数字和字母可以在一片8×8点阵显示器上清楚的显示出来，但若要显示较复杂的汉字和图形，必须要由几个8×8点阵显示器共同组合才能完成。(1)行扫描方式和行扫描码(2)列扫描方式和列扫描码。下一页返回上一页任务3.2仿电梯数字滚动显示屏

(点阵控制)

2.C51语言点阵显示控制如图3一5所示，在本任务电路中，点阵显示器的行、列控制由单片机P0口通过2个74LS273来完成，根据接线可知行控制地址为0xEFFF(当P2.4=0时，数据线P0控制行H1~H8)，列控制地址为0xBFFF(当P2.6=0时，数据线P0控制列L1~L8)。利用C51语言程序可由如下指令对点阵进行控制(参考图3一8中字母“A”的造型和扫描码)。行扫描方式:XBYTE[0xEFFF]=0x01;//控制第一行输出有效电平“1"XBYTE[0xBFFF]=0xE7;//第一行的扫描码控制点亮第一行的LED。使用同样的方法，可以控制所有8行点阵显示器，需注意在点亮每一行点阵后添加延时，保留显示时间，原理同数码管中的说明。列扫描方式:XBYTE[0xBFFF]=0xDF;//控制第三列输出有效电平“0"XBYTE[0xEFFF]=0x48;//第三列的扫描码下一页返回上一页任务3.2仿电梯数字滚动显示屏

(点阵控制)

3.2.4任务2源程序分析

1.键盘扫描程序中采用了if语句“if(P3!=0xFF&&Current==Best)”判断按键状态，没有处理按键抖动。该语句的条件是，当P3不等于0xFF并且当前楼层值Current与目标楼层值Dest相等，表示当电梯停下时再检测按键状态。

2.显示控制部分

(1)列控制信号:采用指令“LieS=crol(LieS,1);”改变列控制信号，其中函数“crol(Lies,1)”是在头文件intrins.h中提供的左移函数，可将Lies的值左移1位。

(2)列扫描码:首先将列扫描码存放在数据表Table[]中，在程序中利用指令“i=Current*8+r+offset;”计算扫描码在数据表中的位置，再通过指令“Hand=~Table[i]”依次取得扫描码，输出控制行。下一页返回上一页任务3.2仿电梯数字滚动显示屏

(点阵控制)

3.2.5任务报告要求报告的格式可参考附录。在本任务的报告中，完成两个扩展要求的说明。返回上一页任务3.3液晶显示控制3.3.1液晶显示控制系统操作指导

1.电路原理图如图3-9所示为液晶显示控制系统的电路原理图，图3一10所示为1602液晶显示模块的外形图。2.连线(见表3-4)3.使用KeilC51编写、编译程序4.将控制程序烧写到单片机5.观察分析液晶显示屏的状态烧写程序后，单片机立刻执行程序，在液晶显示屏上显示2行字符，如图3一11所示。下一页返回任务3.3液晶显示控制3.3.2任务2扩展要求:点阵显示控制1.扩展要求1修改主函数main()中的内容，控制在液晶显示器上显示其他字符。2.扩展要求2结合任务2-2中的A/D转换器，将A/D转换结果显示在液晶显示器上。3.3.3液晶显示接口技术1.1602液晶模块简介字符型液晶显示模块目前在国际上已经规范化，无论显示屏规格如何变化，其电特性和接口形式都是统一的。因此只要设计出一种型号的接口电路，在指令设置上稍加改动即可使用各种规格的字符型液晶显示模块。下一页返回上一页任务3.3液晶显示控制1602字符型液晶显示模块由字符型液晶显示屏(LCD),控制驭动主电路HD44780及其扩展驭动电路HD44100，少量阻、容元件，结构件等装配在PCB板上而成，如图3一10所示，它是一种16x2字符的夜景显示模块，广泛用于数字式便携仪表中。

1602内部具有80字节的显示缓冲区DDRAM以及用户自定义的字符发生存储器CDROM，可显示数字、英文字母、常用符号和日文假名等192种字符，包括160个5×7点阵字符和32个5×11点阵字符，每个字符都有一个固定的代码，如数字0~9的代码为0x30~0x39，将这些代码输人DDRAM中，就可以实现显示。还有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个5×8点阵字符或四个5×11点阵字符。下一页返回上一页任务3.3液晶显示控制2.1602的控制

1602内部用一片型号为HD44780的集成电路作为控制器，它具有驭动和控制两个主要功能，对1602液晶显示模块的控制，其实就是对HD44780的控制。

1)1602内部的两个寄存器其内部有数据寄存器和命令寄存器，数据寄存器用以保存数据或显示符号;控制寄存器根据不同的指令格式，完成对液晶显示模块的控制。由引脚RS来决定选中哪个寄存器。

2)工作状态

1602有4种工作状态，由它的控制引脚状态决定其工作于何种方式，如表3-5所列。下一页返回上一页任务3.3液晶显示控制3)控制命令1602的内部控制器一共有11条控制指令，其指令格式如表3一6所列。3.3.4任务3.1源程序分析在本任务提供的源程序，绝大部分为控制点阵字符型液晶显示模块的接口程序，在控制1602以及使用HD44780控制器的液晶显示模块的程序中，可作为标准程序块采用，避免重复编程，提高工作效率。

1.控制引脚定义在本任务电路原理中，使用P2.0控制1602的RS引脚，用P2.1控制R/W，用P2.2控制E，所以在程序中，利用位定义指令:chitRS=P2^0;chitRW=P2^1;shitEN=P2^2;下一页返回上一页任务3.3液晶显示控制2.忙检查子程序在对1602的控制过程中，需要给1602发送命令或数据，但在每次发送前都必须查询液晶控制器是否空闲，为避免重复编程，提高程序的可读性和简洁性，设计户忙检查子程序。

3.写命令子程序在控制器内部有数据寄存器和命令寄存器，根据表3-5中的指令格式要求，向两个寄存器中写人内容时所需的控制信号不同，所以需分别编写程序。

4.写数据子程序程序如下，与写命令子程序基本相同，主要区别在于通过指令“RS=1;”选择了数据寄存器。5.LCD初始化子程序6.显示单字符子程序下一页返回上一页任务3.3液晶显示控制7.显示字符串子程序3.3.5液晶显示器的应用说明在单片机应用系统中使用液晶显示器件，主要目的是为了能够更便捷、清晰的显示文字、图形，如常