完整版项目六数码管显示原理分解文档良心出品

1、工程六 数码管显示原理学习目的：1. 介绍STC89C51的数码管显示的原理；2. 掌握单个数码管静态显示的原理；3. 熟悉四位一体数码管动态显示的原理；4. 掌握单片机数码管显示的 C51程序编程.常用的LED显示器有LED状态显示器俗称发光二极管、LED七段显示器俗称数码 管和LED十六段显示器.发光二极管可显示两种状态,用于系统状态显示；数码管用于数字显示；LED十六段显示器用于字符显示.一、数码管简介1. 数码管的结构数码管由8个发光二极管以下简称字段构成,通过不同的组合可用来显示数字0 9、字符A F、H L、P R U、Y、符号"-及小数点“：'.数码管的外形结构

2、如以下图所示.数码管又分为共阴极和共阳极两种结构.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其结构如以下图所示：g f GND a b10 I 9 I S I 7 I 6I 1 I 2 I 3 | 4 |5 c d GND e dpa共阴极b共阳极时外形及引脚图6-1数码管结构图2. 数码管工作原理共阳极数码管的8个发光二极管的阳极二极管正端连接在一起.通常,公共阳极接 高电平一般接电源,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低电平 时,那么该端所连接的字段导通并点亮.根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符. 此时,要求段驱动电路

3、能吸收额定的段导通电流,还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻.共阴极数码管的8个发光二极管的阴极二极管负端连接在一起.通常,公共阴极接 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,那么该端所连接的字段导通并点亮,根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符.此时,要求段驱动电路能提供额定的段导通电流,还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻.3. 数码管字形编码要使数码管显示出相应的数字或字符,必须使段数据口输出相应的字形编码.字型码各位定义为：数据线 D0与a字段对应,D1与b字段对应,依此类推.如使用共阳极数码管,数据为0表示对

4、应字段亮,数据为 1表示对应字段暗；如使用共阴极数码管,数据为 0 表示对应字段暗,数据为1表示对应字段亮.如要显示“ 0,共阳极数码管的字型编码应为：11000000B 即C03 ;共阴极数码管的字型编码应为：00111111B 即3FH.依此类推.以下图为LED显示器的结构原理图. N个LED显示块有N位位选线和8X N根段码线.段码线限制显示的字型,位选线限制该显示位的亮或暗.静态显示和动态显示两种显示方式.位选线图6-2 LED显示器的结构原理图二、静态显示接口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,公共端恒定接地共阴极或

5、接正电源共阳极.每个数码管的8个字段分别与一个 8位I/O 口地址相连,I/O 口只要有段码输出,相应字符即显示 出来,并保持不变,直到I/O 口输出新的段码. 采用静态显示方式, 较小的电流即可获得较 高的亮度,且占用 CPU时间少,编程简单,显示便于监测和限制,但其占用的口线多,硬件 电路复杂,本钱高,只适合于显示位数较少的场合.1/0 口 I/O 口2 1/01-131/014.JLMO+5 V/GND图6-3 4位静态数码显示电路上图中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

6、码为止.显示的亮度高.该电路各位可独立显示.三、动态显示接口动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管,这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描.通常,各位数码管的段选线相应并联在一起,由一个8位的I/O 口限制；各位的位选线 (公共阴极或阳极)由另外的I/O 口线限制.动态方式显示时,各数码管分时轮流选通, 要使其稳定显示,必须采用扫描方式, 即在某一时刻只选通一位数码管,并送出相应的段码, 在另一时刻选通另一位数码管,并送出相应的段码.依此规律循环,即可使各位数码管显示将要 显示的字符.虽然这些字符是在不同的时刻分别显示,但由于人眼存在视觉暂留效应,只要每位显示间隔足够短就可以给人以同时显示的感觉.

7、段码线8 位 1/0(1)位选线4位10(2)图6-4 4位动态数码显示电路上图所有位的段码线相应段并在一起,由一个8位I/O 口限制,形成段码线的多路复用,各位的公共端分别由相应的I/O线限制,形成各位的分时选通.图6-4为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.采用动态显示方式比较节省I/O 口,硬件电路也较静态显示方式简单,但其亮度不如静态显示方式,而且在显示位数较多时,CPl依次扫描,占用 CPU较多的时间.四、定时/计数器应用程序举例1. 在四位一体数码管个位上上显示数字1.(1)硬件原理图本教材配套开发板中,数码管的段

8、选限制信号由连接器J15分别接到单片机P0.0P0.7,位选限制信号由连接器 J16分别接到单片机 P2.0P2.3o四个三极管对位选信号进行驱动, 位选限制信号为低电平时,相应的数码管被选中.具体的原理图如图6-5所示.R304.7k图6-5四位一体数码管原理图(2)程序流程图具体程序流程图见图 6-6所示.(3)软件代码#include<reg52.h> void main() (P2=0xfe; / 选中个位P0=0xf9;/1while(1);2. 在四位一体数码管各位依次显示0F,间隔时间为1秒.(1)硬件原理图 具体原理图参见图6-5 .(2)程序流程图具体程序流程图见

9、图 6-7所示.(3)软件代码#include<reg52.h> #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar data Smg=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;void delay(uint t) /0.2ms * t 供参考 uchar time;dotime=100;while(-time);while(-t);void cycle()uchar i;P2=0xfe;while(1

10、)for(i=0;i<16;i+)P0=smgi;delay(5000);void main()cycle();3. 在四位一体数码管上动态显示8952.(1) 硬件原理图具体原理图参见图 6-5.(2) 程序流程图具体程序流程图见图6-8所示.(3)软件代码#include<reg52.h> #define uchar unsigned charuchar data smgd=0x80,0x90,0x92,0xa4;/8952uchar data smgw=0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;/ 位void delay(uchar t)/0.2ms * t 供参考 uc

11、har time; do time=100; while(-time); while(-t); void show() uchar i;while(1)for(i=0;i<4;i+)P0=0xff;/ 消影P2=smgwi;/ 位P0=smgdi;/ 段delay(21); void main()show();五、实训1. 实训目的进一步了解掌握四位一体数码管显示的静态显示方式,掌握编程方法,能够熟练编写相关限制程序.2. 实训内容0时触发蜂鸣(1) 定时器报警器设计(定时器 T1定时,数码管显示 20秒倒计时,时间为 器鸣叫).(2) 四位一体数码管四个位同时显示0F,时间间隔为1秒,

12、利用定时器定时.(3) 四位显示(分+秒)的数字时钟.3. 实训步骤1) 用Keil51编写代码,调试、编译后生成.hex文件.2) 将开发板上连接器J3、J15、J16用跳线帽连接.3) 利用STC-ISP下载软件,将.hex文件下载到单片机ROMK4. 软件代码实训(1)软件代码： #include<reg52.h>#define uchar unsigned charsbit P21=P2a1; sbit P20=P2A0；sbit wave=P3A4;#define thr (P0=0xff;P21=0;P20=1;/宏定义函数#define fou (P0=0xff;P2

13、1=1;P20=0; ucharx=20; uchar t=0;uchar data smg10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;void delay(uchar t)/ t * 0.2 ms参考 uchar time; do time=100; while(-time); while(-t);void init()/初始化 TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1;ET0=1;TR0=1;void show()/显示( if(x/10)/高位灭

14、零( thr P0=smgx/10; delay(21); fou P0=smgx%10; delay(21); void fire()/报警程序( wave=0; while(1);/程序终止void cycle() (while(1) ( if(t/20)/ 1s( t=0; x-; if(x=0) ( P0=0xc0;/ 显示 0fire();/20秒到了,调用报警程序 show(); void main()(init();cycle();void zd()interrupt 1(t+；TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;实训(2)软件

15、代码：#include<reg52.h>#define uchar unsigned charucharx=0;uchar data Smg16=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83, 0xc6,0xa1,0x86,0x8e;void init()TMOD=0x10;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;EA=1;ET1=1;TR1=1;void wx()/四位同时显示P2=0xf0;void cycle()uchar i=0;while(1)if(x

16、/20)/ 定时到达1sP0=smgi;x=0;i+;if(i=16)i=0;void main()(init();wx();cycle(); void zd()interrupt 3 ( x+; TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256;实训(3)软件代码： #include<reg52.h>#define uchar unsigned charsbit P23=P2A3;sbit P22=P2A2;sbit P21=P2A1;sbit P20=P2A0;#define one P0=0xff;P23=0;P22=1;P21=1;P

17、20=1;/宏定义函数#define two P0=0xff;P23=1;P22=0;P21=1;P20=1;#define thr P0=0xff;P23=1;P22=1;P21=0;P20=1; #define fou P0=0xff;P23=1;P22=1;P21=1;P20=0;uchar m=0,s=0,x=0;/初值为零uchar data smg10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;void delay(uchar t)/0.2ms * t 参考 uchar time; do time=100;while(-time);while(-t);void init()/ 初始化( TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; void show()/ 显示( oneP0=smgm/10;delay(21); twoP0=smgm%10;delay(21); thrP0=smgs/10;delay(21); f