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LED数码管显示

来源:波音国际日期:2020/04/12 浏览:

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  第24章 LED数码管显示 ? 对于人机交互式单片机系统来说,不仅需要响应 用户输入,同时也需要将一些测控信息输出显示。 这些显示信息可以提供实时的数据或图形结果, 以便于掌握系统的状态并进行分析处理。目前, 在单片机中最常用的是LED数码管显示。其成本低 廉、使用简便,可以显示数字或几个特定的字符。 本章将主要介绍LED数码管的种类与结构,以及使 用51系列单片机如何实现显示,包括静态显示和 动态显示。本章还通过实例介绍了单个LED和多个 LED的使用方法。 24.1 LED数码管概述 ? LED即发光二极管,英文全称为Light Emitting Diode。单 独的发光二极管便是一个最简单的LED,通过控制其的亮灭 来作为信号指示,一般用于电源指示灯、工作状态指示等。 单个的发光二极管使用比较简单。 ? LED数码管是由若干个发光二极管组成的显示字段的显示器 件,一般简称为数码管。当数码管中的某个发光二极管导 通的时候,相应的一个字段便发光,不导通的则不发光。 LED数码管可以根据控制不同组合的二极管导通,来显示各 种数据和字符。 ? 单片机应用系统中使用最多的是7段LED,其可以显示十进 制数字以及一些英文字符。7段LED显示模块可以分为共阴 极和共阳极两种,下面分别进行介绍。 24.1.1 7段共阳极LED结构及显示段码 ? 7段共阳极LED数码管是由7个条形发光二极管和一个小数点位构成, 其引脚配置,如图所示,其内部结构,如图所示。从图中可以看 出,其中7个发光二极管构成字形“8”,可以用来显示数字,另 一个发光二极管构成小数点。因此,这种数码管有时也被称为8段 LED数码管显示器。 24.1.2 7段共阴极LED结构及显示段码 ? 共阴极7段LED数码管和共阳极LED数码管结构类似,其引脚配置,如图所示。从图中 可以看出7段LED数码管同样由8个发光二极管组成,其中7个发光二极管构成字形 “8”,另一个发光二极管构成小数点。 共阴极7段LED数码管的内部结构,如图所示。其中所有发光二极管的阴极为公共端, 接GND。如果发光二极管的阳极极为高电平的时候,发光二极管导通,该字段发光; 反之,如果发光二极管的阳极为低电平的时候,发光二极管截止,该字段不发光。 ? 24.2 单个LED驱动实例 ? 前面介绍了LED数码管的结构及其显示方式。LED 数码管主要用于显示数字和一些特定的字符。这 里通过一个具体的实例介绍一下,如何使用51系 列单片机来进行数字和字母的显示。 24.2.1 电路图 ? 本例主要用来使用共阳极LED数码管显示数字或字符,读者 可以从中掌握LED数码管的基本操作方法。这里给出完整的 电路原理图,如图所示。 24.2.2 程序设计 ? 这里采用LED的静态显示的方式,根据按键的不同, 使LED数码管有不同的显示输出。 ? 1.创建项目 ? 2.程序代码 24.3 多个LED驱动方式 ? 在实际的单片机应用系统中,使用单个LED数码管的情况比 较少,经常需要同时使用多个LED数码管来显示大于1位的 数据或字符串。以4个LED数码管并列使用的情况为例。这4 个数码管可以显示-999~9999之间的任何数字,也可以同时 显示4个字符构成的字符串。可见使用多个LED数码管可以 大大扩展显示的信息量。 ? 对于使用单个LED数码管的场合,直接用单片机的一个并行 口便可以控制显示。如果仍然采用这种方法来控制显示N个 LED数码管显然是不太可能的,因为典型的8051单片机只有 4个I/O并口,而且有些I/O口还需要用作其他用途。而对于 一些多引脚的型号,通常也不够为每个LED分配一个I/O并 口用于显示。此时便需要根据系统资源占用情况,来选用 合理的显示控制方式。 24.3.1 静态驱动显示 ? LED数码管静态显示方式是指,当数码管显示某个字符的时候,相 应字段的发光二极管恒定地导通或者截止,即亮灭是完全不变的。 在这种情况下,多个LED是同时显示的。 这里以4个共阴极LED数码管为例,如图所示。其公共端接GND,每 个LED数码管的字段引脚分别接单片机的P0、P1、P2、P3端口,这 样便可以为每个数码管单独赋值操作。 ? 24.3.2 动态驱动显示 ? 动态显示是指每隔一段时间循环点亮每个LED数码管,每次 只有一个LED被点亮。根据人眼的视觉暂留效应,当循环点 亮的速度很快的时候,可以认为各个LED是稳定显示的。 ? 动态显示的硬件连接比较简单。这里使用了8个LED数码管, 将所有LED的8段引脚并联在一起,连接到8位的I/O数据总 线上。而各个LED的共阳极引脚或共阴极引脚分别由另一组 I/O线控制, 从图中可以看出,使用两个8位的I/O端口便 可以动态显示8位LED数码管。其中一个并口作为LED数码管 的控制引脚,另一个并口作为公共的数据总线。 ? 程序中采用扫描显示的方式,即在同一时刻,只使用一个 LED显示数据。通过为共阴极LED(或共阳极LED)的公共引 脚赋低电平(或高电平),从而选择某个LED显示。如此循 环,使每个LED显示该LED应显示的数据,并进行适当的延 时,形成视觉暂留效果。这样便可以达到动态显示的目的。 24.3.3 LED驱动器 ? 前面介绍的LED的动态驱动显示在程序设计上比较复杂,实 际上可以将相应的LED扫描动态显示电路交由特定功能的芯 片来完成。目前,市场上有多种LED数码管显示驱动芯片。 MAXIM公司生产的MAX7219显示驱动器。 24.4 多个LED驱动实例 ? 前面介绍了各种驱动多个LED数码管的方法,其中 以外接LED驱动器最为方便,占用单片机资源少, 而且程序控制简单。这里便以实例讲解如何使用 MAX7219芯片和51系列单片机来驱动多个LED数码 管。 24.4.1 LED驱动器电路图 ? 系统完整的电路图,如图所示。这里的单片机选用ATMEL公司的新 型单片机AT89S51,也可以采用其他兼容的51系列单片机,如 AT89S52、AT89C51、8051等。 24.4.2 程序设计 ? 本例的程序功能是演示MAX7219的各个寄存器操作, 以及控制8个LED数码管显示数字及字符。 24.5 小结 ? 本章详细介绍了LED数码管显示器件,包括共阳极 7段LED数码管和共阴极7段LED数码管,然后介绍 了LED的静态显示技术及其应用实例。本章还重点 讲解了LED数码管的动态显示技术,包括静态驱动、 动态驱动和LED驱动器驱动。最后通过一个具体的 实例讲解了使用LED驱动器控制多个LED的显示。 LED数码管显示是单片机系统中常用的显示接口, 读者应该熟练掌握其使用方法。

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