单片机原理与接口技术(第11章).ppt

1、单片机原理与接口技术,第11章：LED显示器与接口技术,11.1 LED显示器,LED俗称数码管,具有很友好的人机界面,设 计简单、价格便宜，通过程序控制还可以 拥有静态显示和动态显示两种功能 一般常用的有两类：数码管和点阵。 数码管只能显示数字信息，而点阵可以显示 更为复杂的文字和图像信息。,第11章：LED显示器与接口技术,11.1.1 数码管结构,数码管由8个发光二极管构成，控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符。通过不同的组合可用来显示数字09，字符AF、H、L、P、R、U、Y等符号及小数点“.”,第11章：LED显示器与接口技术,11.1.1 数码管结构,数码管的结构如图11-1所

2、示。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其结构分别如图11-1（a）和图11-1（b）所示。,第11章：LED显示器与接口技术,图11-1共阴极和共阳极两种类型的结构,第11章：LED显示器与接口技术,11.1.2 数码管工作原理,数码管一般由8个发光二极管组成，包括了7个细长型的发光二极管和一个点状的发光二极管。分为a、b、c、d、e、f、g、h八段，其中h是小数点其他七个组成了一个“8”字通过控制具体的LED发光用来显示0到F十六个数字。数码管的内部LED分布和引脚如图11-1（c）所示。,第11章：LED显示器与接口技术,11.1.2 数码管工作原理,如图11-1所示，数码管一般有十个引

3、脚，每一段LED对应一个引脚，另外一个引脚是连到一起的，八根之间互相连通属同一个引脚。数码管有共阳极和共阴极两种结构形式，如图11-1（a）、11-1(b)所示。,第11章：LED显示器与接口技术,11.1.2 数码管工作原理,共阴极数码管中8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。通常，共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，该端所连接的字符导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。,第11章：LED显示器与接口技术,11.1.2 数码管工作原理,设共阴极电平为Uk，每个字段上所加的电平分别为Ua、Ub、Uc、Ud、Ue、

4、Uf、Ug、Uh。设某字段的电平为Ui，当Uk为高电平时，整个数码管都不发光；当Uk为低电平时，若Ui为高电平(i=a,b.c)，则该段发光；当Uk为低电平时，若Ui为低电平，则该段不发光。,第11章：LED显示器与接口技术,11.1.2 数码管工作原理,Uk可以实现对整个数码管是否发光的控制，称导通控制 Ui可以实现对数码管中某一字段的发光控制，称笔划信息电平,第11章：LED显示器与接口技术,11.1.2 数码管工作原理,数码管可以显示包括小数点的0到9十个数字和部分英文字母。为了获得不同的字符，数码管各段所加的电平是不同的，编码也不一样。字符、笔划信息电平和编码关系如表11.1所示。,第

5、11章：LED显示器与接口技术,11.1.2 数码管工作原理,表11.1 共阴极数码管字符、笔划信息电平和编码关系,第11章：LED显示器与接口技术,表11.1a,第11章：LED显示器与接口技术,表11.1b,第11章：LED显示器与接口技术,11.2 LED显示器和接口,单片机驱动LED数码管的方法有很多，按显示方法可分为静态显示和动态显示。下面将分别加以介绍。,第11章：LED显示器与接口技术,11.2.1 静态显示器,静态显示是指数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。这种显示方式的各位数码管相互独立，公共端固定接地（共阴极）或接正电源（共阳极）。每个数码管的8个字段

6、分别与8位I/O口输出的一位相连。I/O口只要有段码输出，相应字符就显示出来，并保持不变，直到I/O口输出新的段码。,第11章：LED显示器与接口技术,11.2.1 静态显示器,静态显示器的优点: 显示稳定 显示器亮度高 占用CPU的时间少,第11章：LED显示器与接口技术,11.2.1 静态显示器,静态显示器的缺点: 需要I/O口较多 只适合位数少的场合,第11章：LED显示器与接口技术,11.2.2动态显示器,所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显示器（扫描），对于显示器的每一位而言，每隔一段时间点亮一次。虽然在同一时刻只有一位显示器在工作（点亮），但利用人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄

7、灭时的余辉效应，看到的却是多个字符“同时”显示,第11章：LED显示器与接口技术,11.2.2动态显示器,动态扫描显示就是用接口电路把所有数码管的笔画字段引脚（ag和h）并联起来，且要做到相同的引脚连到一起。而每个数码管的公共极则受各自的I/0口控制。,第11章：LED显示器与接口技术,控制数码管,单片机向数码管输出数据的时候，所有的数码管都接收到相同的数据。而由公共极的电平高低来控制到底那个数码管显示输出的数据，单片机据此可控制任意数码管在任意时间显示任意数据。,第11章：LED显示器与接口技术,11.2.2动态显示器,动态显示器的优点 : 节省硬件资源 成本较低,第11章：LED显示器与接

8、口技术,11.2.2动态显示器,显示器的缺点: 占用CPU大量时间 显示亮度较静态显示器低,第11章：LED显示器与接口技术,11.2.2动态显示器,静态显示和动态显示各有自己的优缺点, 在一般的小型系统中，为了减低成本比较多采用动态显示的方法。,第11章：LED显示器与接口技术,11.3 数码管动态显示的硬件电路设计,在单片机系统中，可分为硬件部分和软件部分。其中硬件部分是整个系统的实体构成，是软件系统的平台和基础，没有硬件做支撑设计出的软件就无法调试也不能得到验证。下面就是动态显示硬件设计例子，我们给出了完整的电路图。,第11章：LED显示器与接口技术,11.3.1 电路原理图,图11-5

9、 单片机驱动7段数码管动态显示电路的原理,第11章：LED显示器与接口技术,11.3.1 电路原理图,本电路的P0做为数据输出口用来输出数码 管的显示数据，由于P0口的特殊结构故给电路加上了上拉电阻，并使用74LS244来驱动数码管显示器。P2口中的P2.4，P2.5，P2.6，P2.7脚做为选通脚用来选通不同的数码管使其轮流点亮。,第11章：LED显示器与接口技术,11.3.2 软件设计,本程序的程序流程图如下所示:,第11章：LED显示器与接口技术,第11章：LED显示器与接口技术,11.4 LED静态显示及实验,1、题目： 共阴极数码管作为显示器件，P2口输 出，数码管显示数字0，间隔一

10、秒钟输出数字1，间隔一秒钟输出数字2，依次增1，显示完数字9后，再显示数字0。周而复始。,第11章：LED显示器与接口技术,11.4 LED静态显示及实验,2、分析： 为了让共阴极LED数码管显示数字09，首先我们要知道段码 .数字09对应的段码为:0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f . 要达到一秒钟显示一个数字，我们可以利用定时器0来完成一秒钟的延时。一秒钟时间一到，P2口送出相应的段码。,第11章：LED显示器与接口技术,11.4 LED静态显示及实验,3、原理图：,第11章：LED显示器与接口技术,11.

11、4 LED静态显示及实验,4、C51源程序 #include unsigned char code num = 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d, 0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; unsigned char count=20,index=0;,第11章：LED显示器与接口技术,void timer0(void) interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; -count;,第11章：LED显示器与接口技术,if(count=0) count=20; P2=numinde

12、x; +index; if(index9) index=0; ,第11章：LED显示器与接口技术,void main() TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TMOD=0 x01; EA=1;ET0=1;TR0=1; P2=0; while(1); ,第11章：LED显示器与接口技术,11.5 74LS164静态显示电路,1、题目： 利用89C51串行口，和并行输出串行移位寄存器74LS164，扩展一位数码管，在数码显示器上循环显示0-9这10个数字。,第11章：LED显示器与接口技术,11.5 74LS164静态显示电路,2、分析： 7

13、4LS164是8位串入并出移位寄存器。它的引脚如图所示。,第11章：LED显示器与接口技术,74LS164的引脚图,第11章：LED显示器与接口技术,11.5 74LS164静态显示电路,使用74LS164做静态显示，可以使用串口方式0来传递数据;即RXD接74LS164的A和B，TXD接74LS164的CP，接VCC，74LS164的输出端接共阴的数码管。,第11章：LED显示器与接口技术,11.5 74LS164静态显示电路,串行口工作在方式0时，可通过外接移位寄存器实现串并行转换。在这种方式下，数据为8位，只能从RXD端输入输出，TXD端总是输出移位同步时钟信号，其波特率固定为晶振频率1

14、/12。在CPU将数据写入SBUF寄存器后，立即启动发送。为了在数码显示器上循环显示0-9这10个数字，我们只要循环向SBUF寄存器中写入0-9这10个数字相应的段码即可。,第11章：LED显示器与接口技术,11.5 74LS164静态显示电路,第11章：LED显示器与接口技术,11.5 74LS164静态显示电路源程序,#include unsigned char code num = 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; unsigned char count=20,index=0;,第11章：LED显示器

15、与接口技术,void time0(void) interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; -count;,第11章：LED显示器与接口技术,if(count=0) count=20; SBUF=numindex; while(!TI); TI=0; +index; if(index9) index=0; ,第11章：LED显示器与接口技术,void main() TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; TMOD=0 x01; SCON=0 x00; PCON=0; EA=1

16、;ET0=1;TR0=1; P1=0; while(1); ,第11章：LED显示器与接口技术,11.6 LED显示驱动器MAX7221,MAX7221 是美国 MAXIM 公司研制的紧凑型、串行输入、串行输出、共阴极新型 LED 显示驱动器。它一片芯片可以驱动多达 8 位 7 段 LED 显示器、条型图形、或 64 个单个LED。其片内有BCD 译码器、多路复用扫描电路、段和数字驱动器、以及存贮每个数字的88 静态 RAM。所有LED的段电流设定只需一个外部电阻。,第11章：LED显示器与接口技术,MAX7221的引脚排列如图,第11章：LED显示器与接口技术,MAX7221的特点,接口简单

17、，占用 CPU 的 I/ O 口线少。对外接口只有 3 根 I/ O 口线。 各个寄存器可单独被寻址和更新，不需要全部更新。 允许用户对每个显示位是选择 BCD译码方式还是无译码方式进行定义。 具有 150A 的低功耗停机方式。 可以模拟和数据控制显示的亮度。 可以进行级连，最多可以级连 8 片 MAX7221，驱动 64 个数码管。,第11章：LED显示器与接口技术,MAX7221的引脚功能表,第11章：LED显示器与接口技术,11.7 LED动态显示及实验,1、题目： 利用MAX7221，扩展8位数码管，动态显示0-7这8个数字。,第11章：LED显示器与接口技术,11.7 LED动态显示

18、及实验,2、分析： MAX7221在使用之前必须进行初始化，即设置MAX7221的显示模式、译码方式、亮度控制、扫描范围（扫描LED个数）。当采用Code B译码方式时，我们只要向数码管0（digit0）数码管7（digit7）送出0 x00 x7即可。,第11章：LED显示器与接口技术,LED动态显示实验原理图,第11章：LED显示器与接口技术,11.7 LED动态显示及实验,2、分析： MAX7221在使用之前必须进行初始化，即设置MAX7221的显示模式、译码方式、亮度控制、扫描范围（扫描LED个数）。当采用Code B译码方式时，我们只要向数码管0（digit0）数码管7（digit7

19、）送出0 x00 x7即可。,第11章：LED显示器与接口技术,11.8 实时时钟程序的分析,1、硬件电路 数码管的D1，D2分别显示时钟分种的十位和个位，D3，D4则分别显示时钟秒的十位和各位。,第11章：LED显示器与接口技术,11.8 实时时钟程序的分析电路图,第11章：LED显示器与接口技术,11.8 实时时钟程序的分析,2、应用程序： #include / 引用标准库的头文件 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sfr P0=0 x80 / P0的SFR定义 sfr P2=0 xA0 / P2的SFR定义 sbi

20、t D1= P24 / 定义第一个选通端 sbit D2= P25 / 定义第二个选通端 sbit D3= P26 / 定义第三个选通端 sbit D4= P27 / 定义第四个选通端,第11章：LED显示器与接口技术,11.8 实时时钟程序的分析,unsigned char a,b,c,d / a,b分别为分钟的十位和个位，c,d分别为秒钟的十位和个位 uchar getcode(uchar i); / 根据共阴极字型编码表获取字型代码函数 void display(void);/ 显示函数,第11章：LED显示器与接口技术,void main() P2 = 0 xff;/ 关闭显示 for

21、(a=0,a=5,a+) /设置分钟的十位数 for(b=0,b=9,b+) /设置分钟的个位数 for(c=0,c=5,c+) /设置秒钟的十位数 for(d=0,d=9,d+) /设置秒钟的个位数 display()； while(1) / 重新开始循环 ,第11章：LED显示器与接口技术,11.8 实时时钟程序的分析,/* 根据共阴极字型编码表获取09，AB字型代码 */ uchar getcode(uchar i) uchar p; switch (i) case 0: p=0 x3f;break; /* 0 */ case 1: p=0 x06;break; /* 1 */ case

22、 2: p=0 x5B; break; /* 2 */ case 3: p=0 x4F;break; /* 3 */,第11章：LED显示器与接口技术,case 4: p=0 x66;break; /* 4 */ case 5: p=0 x6D;break;/* 5 */ case 6: p=0 x7D;break;/* 6 */ case 7: p=0 x07;break;/* 7 */ case 8: p=0 x7F;break;/* 8 */ case 9: p=0 x67;break;/* 9 */,第11章：LED显示器与接口技术,case 10: p=0 x77;break;/*

23、A */ case 11: p=0 x7C;break;/* B */ case 12: p=0 x39;break;/* C */ case 13: p=0 x5E;break;/* D */ case 14: p=0 x79;break;/* E */ case 15: p=0 x71;break;/* F */ default: break; return(p); ,第11章：LED显示器与接口技术,11.8 实时时钟程序的分析,/* 显示函数 */ void display(void) P2= 0 xff; / 关闭显示 P0 = getcode(a); / 送字型码 D1=0 / 选

24、通 dalay1() /延时2ms P0 = getcodeb); / 送字型码 D2=0 / 选通 dalay1()/延时2ms,第11章：LED显示器与接口技术,P0 = getcode(c); / 送字型码 D3=0 / 选通 dalay1()/延时2ms P0 = getcode(d);/ 送字型码 D4=0 / 选通 dalay1 ()/延时2ms dalya() /延时1s ,第11章：LED显示器与接口技术,11.8 实时时钟程序的分析,/*延时1S的程序*/ /*每执行一次while(-t);对于时钟为8MHz的8751(8051)，需要2s的时间*/ /*i的最大取值为492

25、000是因为前面已经有8ms的延时,为提高精度故设置为此*/ void delay(unsigned char t) t=0; While (i492000) t+; ,第11章：LED显示器与接口技术,/*延时2ms的程序*/ /*每执行一次while(-t);对于时钟为8MHz的8751(8051)，需要2s的时间*/ void delay(unsigned char i) i=0; While (i2000) t+; ,第11章：LED显示器与接口技术,11.9 LED点阵显示屏,LED点阵显示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，发光二极管的英

26、文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。,第11章：LED显示器与接口技术,11.9 LED点阵显示屏,LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视节目以及现场实况。,第11章：LED显示器与接口技术,11.9 LED点阵显示屏,LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、