顯示和鍵盤接口技術(shù)

顯示和鍵盤接口技術(shù)第1頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1單片機(jī)與LED數(shù)碼管接口主要知識(shí)點(diǎn)：

1.LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及原理

2.LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示技術(shù)

3.LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)

第2頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及原理

一、LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)在單片機(jī)系統(tǒng)中，經(jīng)常采用LED數(shù)碼管來(lái)顯示單片機(jī)系統(tǒng)的工作狀態(tài)、運(yùn)算結(jié)果等各種信息，LED數(shù)碼管是單片機(jī)人機(jī)對(duì)話的一種重要輸出設(shè)備。

第3頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及原理

二、LED數(shù)碼管的工作原理

LED數(shù)碼管可分為共陽(yáng)極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)。它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別如下圖所示：

第4頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及原理

必要提示：如何判斷數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)是共陽(yáng)極還是共陰極，以及如何用萬(wàn)用表測(cè)試數(shù)碼管的極性及好壞呢？其實(shí)我們只要通過(guò)判斷任意段與公共端連接的二極管的極性，就可以判斷出所使用數(shù)碼管是共陽(yáng)極的還是共陰極的。這個(gè)大家可以自己使用萬(wàn)用表測(cè)試得試試看。

第5頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及原理

三、LED數(shù)碼管的字型編碼

從以上表格中可以看出，對(duì)于同一個(gè)字符，共陽(yáng)極和共陰極數(shù)碼管的字型編碼是互反的。第6頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示以下是兩位數(shù)碼管靜態(tài)顯示的接口電路，兩個(gè)共陽(yáng)極數(shù)碼管的段碼分別由單片機(jī)的P1和P2口來(lái)控制，com公共端都接在+5V電源上。

第7頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示是指當(dāng)數(shù)碼管顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管的公共端恒定接地(共陰極)或+5V電源(共陽(yáng)極)。每個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)段控制引腳分別與一個(gè)8位的端口相連。只要I/O端口有顯示字型碼輸出，數(shù)碼管就顯示給定的字符，并保持不變，直到I/O端口輸出新段碼。

第8頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示經(jīng)驗(yàn)提示：采用靜態(tài)顯示方式，從較小的電流就可獲得較高的亮度，且占用CPU的時(shí)間少，編程簡(jiǎn)單，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制，但占用單片機(jī)的I/O端口線多，n位數(shù)碼管的靜態(tài)顯示需占用n個(gè)8位的I/O端口，所以限制了單片機(jī)連接數(shù)碼管的個(gè)數(shù)，同時(shí)硬件電路復(fù)雜，成本高，適合顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。我們可以通過(guò)任務(wù)20(使用兩位數(shù)碼管設(shè)計(jì)的00~59s簡(jiǎn)易秒表)來(lái)了解數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式的接口電路和編程方法。

第9頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示

以下是用動(dòng)態(tài)顯示方式點(diǎn)亮6位共陽(yáng)極數(shù)碼管的電路圖。圖中將各個(gè)共陽(yáng)極數(shù)碼管相應(yīng)的段選控制端并聯(lián)在一起，僅用一個(gè)P1口控制，用八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器74LS245驅(qū)動(dòng)。各位數(shù)碼管的公共端，也稱做“位選端”，由P0口控制，用六反相器74LS04驅(qū)動(dòng)。

第10頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示第11頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示下面我們來(lái)編制在6位數(shù)碼管上穩(wěn)定顯示“012345”6個(gè)字符的動(dòng)態(tài)顯示程序。動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)是一種按位輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管的顯示方式，即在某一時(shí)段，只讓其中一位數(shù)碼管的“位選端”有效，并送出相應(yīng)的字符顯示編碼。此時(shí)，其他位的數(shù)碼管因“位選端”無(wú)效而都處于熄滅狀態(tài)；下一時(shí)段按順序選通另外一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的字型顯示編碼，按此規(guī)律循環(huán)下去，即可使各位數(shù)碼管分別間斷地顯示出相應(yīng)的字符。這一過(guò)程稱為動(dòng)態(tài)掃描顯示。

第12頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示下面我們來(lái)針對(duì)以上電路編制一段程序，其功能就是上圖中的6位數(shù)碼管上穩(wěn)定顯示“012345”6個(gè)字符。第13頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示第14頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示第15頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示與靜態(tài)顯示方式相比，當(dāng)顯示位數(shù)較多時(shí)，動(dòng)態(tài)顯示方式可節(jié)省I/O端口資源，硬件電路簡(jiǎn)單；但其顯示的亮度低于靜態(tài)顯示方式；由于CPU要不斷地依次運(yùn)行掃描顯示程序，將占用CPU更多的時(shí)間。若顯示位數(shù)較少，采用靜態(tài)顯示方式更加簡(jiǎn)便。

第16頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示請(qǐng)大家思考：如果在LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序中，把延時(shí)50ms函數(shù)修改為延時(shí)1s，LED數(shù)碼管顯示會(huì)有什么變化，為什么？答案是6個(gè)數(shù)碼管上輪流顯示“012345”，間隔時(shí)間為1s，不能穩(wěn)定顯示。具體原因是人的眼睛存在“視覺(jué)駐留效應(yīng)”，必須保證每位數(shù)碼管顯示間斷的時(shí)間間隔小于眼睛的駐留時(shí)間，才可以給人一種穩(wěn)定顯示的視覺(jué)效果，如果延時(shí)時(shí)間太長(zhǎng)，每位數(shù)碼管閃動(dòng)頻率太慢，就不能產(chǎn)生穩(wěn)定的顯示效果。

第17頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2LED大屏幕顯示器和接口

主要知識(shí)點(diǎn)：

1.LED大屏幕顯示器的結(jié)構(gòu)和原理

2.LED大屏幕顯示器接口

3.LED大屏幕顯示器擴(kuò)展

第18頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1LED大屏幕顯示器結(jié)構(gòu)及原理

LED大屏幕顯示器不僅能顯示文字，還可顯示圖形、圖像，并且能產(chǎn)生各種動(dòng)畫效果，是廣告宣傳、新聞傳播的有力工具。LED大屏幕顯示器不僅有單色顯示，還有彩色顯示，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已滲透到人們的日常生活之中。

LED點(diǎn)陣顯示器是把很多LED發(fā)光二極管按矩陣方式排列在一起，通過(guò)對(duì)每個(gè)LED進(jìn)行發(fā)光控制，完成各種字符或圖形的顯示。最為常見(jiàn)的LED點(diǎn)陣顯示模塊有5×7(5列7行)，7×9(7列9行)，8×8(8列8行)結(jié)構(gòu)。

第19頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1LED大屏幕顯示器結(jié)構(gòu)及原理LED點(diǎn)陣由一個(gè)一個(gè)的點(diǎn)（LED發(fā)光二極管）組成，總點(diǎn)數(shù)為行數(shù)與列數(shù)之積，引腳數(shù)為行數(shù)與列數(shù)之和。我們將一塊8×8的LED點(diǎn)陣剖開(kāi)來(lái)看，其內(nèi)部等效電路如下圖所示。它由8行8列LED構(gòu)成，對(duì)外共有16個(gè)引腳，其中8根行線(Y0~Y7)用數(shù)字0~7表示，8根列線(X0~X7)用字母A~H表示。

第20頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1LED大屏幕顯示器結(jié)構(gòu)及原理第21頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1LED大屏幕顯示器結(jié)構(gòu)及原理從圖中可以看出，要點(diǎn)亮跨接在某行某列的LED發(fā)光二極管的條件是：對(duì)應(yīng)的行輸出高電平，對(duì)應(yīng)的列輸出低電平。如果在很短的時(shí)間內(nèi)依次點(diǎn)亮多個(gè)發(fā)光二極管，我們就可以看到多個(gè)發(fā)光二極管穩(wěn)定點(diǎn)亮，即看到要顯示的數(shù)字、字母或其他圖形符號(hào)，這就是動(dòng)態(tài)顯示原理。

第22頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1LED大屏幕顯示器結(jié)構(gòu)及原理下面介紹如何用LED大屏幕穩(wěn)定顯示一個(gè)字符。假設(shè)需要顯示“大”字，則8×8點(diǎn)陣需要點(diǎn)亮的位置如下圖所示。

第23頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1LED大屏幕顯示器結(jié)構(gòu)及原理顯示字符“大”的過(guò)程如下：先給第一行送高電平（行高電平有效），同時(shí)給8列送11110111（列低電平有效）；然后給第二行送高電平，同時(shí)給8列送11110111，……最后給第八行送高電平，同時(shí)給8列送11111111。每行點(diǎn)亮延時(shí)時(shí)間為1ms，第八行結(jié)束后再?gòu)牡谝恍虚_(kāi)始循環(huán)顯示。利用視覺(jué)駐留現(xiàn)象，人們看到的就是一個(gè)穩(wěn)定的“大”字。

第24頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2LED大屏幕顯示器接口

一、一個(gè)8×8LED點(diǎn)陣與單片機(jī)的接口用單片機(jī)控制一個(gè)8×8LED點(diǎn)陣需要使用兩個(gè)并行端口，一個(gè)端口控制行線，另一個(gè)端口控制列線。顯示過(guò)程以行掃描方式進(jìn)行，掃描顯示過(guò)程是每次顯示一行8個(gè)LED，顯示時(shí)間稱為行周期，8行掃描顯示完成后開(kāi)始新一輪掃描，這段時(shí)間稱為場(chǎng)周期。行與行之間的延時(shí)1~2ms。延時(shí)時(shí)間受50Hz閃爍頻率的限制，不能太大，應(yīng)保證掃描所有8行(即一幀數(shù)據(jù))所用時(shí)間之和在20ms以內(nèi)。

第25頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2LED大屏幕顯示器接口二、LED大屏幕顯示的擴(kuò)展

第26頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2LED大屏幕顯示器接口如以上電路所示，該電路是由4片8×8LED點(diǎn)陣組成的16×16LED點(diǎn)陣與單片機(jī)之間的接口電路。其中片(1)與片(2)的行并聯(lián)在一起組成ROW0~ROW7，片(3)與片(4)的行并聯(lián)在一起組成ROW8~ROW15；