單片機(jī)原理與接口技術(shù)(第11章).ppt

1、單片機(jī)原理與接口技術(shù),第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.1 LED顯示器,LED俗稱數(shù)碼管,具有很友好的人機(jī)界面,設(shè) 計簡單、價格便宜，通過程序控制還可以 擁有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種功能 一般常用的有兩類：數(shù)碼管和點陣。 數(shù)碼管只能顯示數(shù)字信息，而點陣可以顯示 更為復(fù)雜的文字和圖像信息。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.1.1 數(shù)碼管結(jié)構(gòu),數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管構(gòu)成，控制相應(yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。通過不同的組合可用來顯示數(shù)字09，字符AF、H、L、P、R、U、Y等符號及小數(shù)點“.”,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.1.1 數(shù)碼管結(jié)構(gòu),數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)如圖11-1所

2、示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種類型，其結(jié)構(gòu)分別如圖11-1（a）和圖11-1（b）所示。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),圖11-1共陰極和共陽極兩種類型的結(jié)構(gòu),第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.1.2 數(shù)碼管工作原理,數(shù)碼管一般由8個發(fā)光二極管組成，包括了7個細(xì)長型的發(fā)光二極管和一個點狀的發(fā)光二極管。分為a、b、c、d、e、f、g、h八段，其中h是小數(shù)點其他七個組成了一個“8”字通過控制具體的LED發(fā)光用來顯示0到F十六個數(shù)字。數(shù)碼管的內(nèi)部LED分布和引腳如圖11-1（c）所示。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.1.2 數(shù)碼管工作原理,如圖11-1所示，數(shù)碼管一般有十個引

3、腳，每一段LED對應(yīng)一個引腳，另外一個引腳是連到一起的，八根之間互相連通屬同一個引腳。數(shù)碼管有共陽極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)形式，如圖11-1（a）、11-1(b)所示。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.1.2 數(shù)碼管工作原理,共陰極數(shù)碼管中8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。通常，共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，該端所連接的字符導(dǎo)通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.1.2 數(shù)碼管工作原理,設(shè)共陰極電平為Uk，每個字段上所加的電平分別為Ua、Ub、Uc、Ud、Ue、

4、Uf、Ug、Uh。設(shè)某字段的電平為Ui，當(dāng)Uk為高電平時，整個數(shù)碼管都不發(fā)光；當(dāng)Uk為低電平時，若Ui為高電平(i=a,b.c)，則該段發(fā)光；當(dāng)Uk為低電平時，若Ui為低電平，則該段不發(fā)光。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.1.2 數(shù)碼管工作原理,Uk可以實現(xiàn)對整個數(shù)碼管是否發(fā)光的控制，稱導(dǎo)通控制 Ui可以實現(xiàn)對數(shù)碼管中某一字段的發(fā)光控制，稱筆劃信息電平,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.1.2 數(shù)碼管工作原理,數(shù)碼管可以顯示包括小數(shù)點的0到9十個數(shù)字和部分英文字母。為了獲得不同的字符，數(shù)碼管各段所加的電平是不同的，編碼也不一樣。字符、筆劃信息電平和編碼關(guān)系如表11.1所示。,第

5、11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.1.2 數(shù)碼管工作原理,表11.1 共陰極數(shù)碼管字符、筆劃信息電平和編碼關(guān)系,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),表11.1a,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),表11.1b,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.2 LED顯示器和接口,單片機(jī)驅(qū)動LED數(shù)碼管的方法有很多，按顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。下面將分別加以介紹。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.2.1 靜態(tài)顯示器,靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，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)碼管相互獨立，公共端固定接地（共陰極）或接正電源（共陽極）。每個數(shù)碼管的8個字段

6、分別與8位I/O口輸出的一位相連。I/O口只要有段碼輸出，相應(yīng)字符就顯示出來，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.2.1 靜態(tài)顯示器,靜態(tài)顯示器的優(yōu)點: 顯示穩(wěn)定 顯示器亮度高 占用CPU的時間少,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.2.1 靜態(tài)顯示器,靜態(tài)顯示器的缺點: 需要I/O口較多 只適合位數(shù)少的場合,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.2.2動態(tài)顯示器,所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于顯示器的每一位而言，每隔一段時間點亮一次。雖然在同一時刻只有一位顯示器在工作（點亮），但利用人眼的視覺暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄

7、滅時的余輝效應(yīng)，看到的卻是多個字符“同時”顯示,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.2.2動態(tài)顯示器,動態(tài)掃描顯示就是用接口電路把所有數(shù)碼管的筆畫字段引腳（ag和h）并聯(lián)起來，且要做到相同的引腳連到一起。而每個數(shù)碼管的公共極則受各自的I/0口控制。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),控制數(shù)碼管,單片機(jī)向數(shù)碼管輸出數(shù)據(jù)的時候，所有的數(shù)碼管都接收到相同的數(shù)據(jù)。而由公共極的電平高低來控制到底那個數(shù)碼管顯示輸出的數(shù)據(jù)，單片機(jī)據(jù)此可控制任意數(shù)碼管在任意時間顯示任意數(shù)據(jù)。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.2.2動態(tài)顯示器,動態(tài)顯示器的優(yōu)點 : 節(jié)省硬件資源 成本較低,第11章：LED顯示器與接

8、口技術(shù),11.2.2動態(tài)顯示器,顯示器的缺點: 占用CPU大量時間 顯示亮度較靜態(tài)顯示器低,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.2.2動態(tài)顯示器,靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示各有自己的優(yōu)缺點, 在一般的小型系統(tǒng)中，為了減低成本比較多采用動態(tài)顯示的方法。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.3 數(shù)碼管動態(tài)顯示的硬件電路設(shè)計,在單片機(jī)系統(tǒng)中，可分為硬件部分和軟件部分。其中硬件部分是整個系統(tǒng)的實體構(gòu)成，是軟件系統(tǒng)的平臺和基礎(chǔ)，沒有硬件做支撐設(shè)計出的軟件就無法調(diào)試也不能得到驗證。下面就是動態(tài)顯示硬件設(shè)計例子，我們給出了完整的電路圖。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.3.1 電路原理圖,圖11-5

9、 單片機(jī)驅(qū)動7段數(shù)碼管動態(tài)顯示電路的原理,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.3.1 電路原理圖,本電路的P0做為數(shù)據(jù)輸出口用來輸出數(shù)碼 管的顯示數(shù)據(jù)，由于P0口的特殊結(jié)構(gòu)故給電路加上了上拉電阻，并使用74LS244來驅(qū)動數(shù)碼管顯示器。P2口中的P2.4，P2.5，P2.6，P2.7腳做為選通腳用來選通不同的數(shù)碼管使其輪流點亮。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.3.2 軟件設(shè)計,本程序的程序流程圖如下所示:,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.4 LED靜態(tài)顯示及實驗,1、題目： 共陰極數(shù)碼管作為顯示器件，P2口輸 出，數(shù)碼管顯示數(shù)字0，間隔一

10、秒鐘輸出數(shù)字1，間隔一秒鐘輸出數(shù)字2，依次增1，顯示完數(shù)字9后，再顯示數(shù)字0。周而復(fù)始。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.4 LED靜態(tài)顯示及實驗,2、分析： 為了讓共陰極LED數(shù)碼管顯示數(shù)字09，首先我們要知道段碼 .數(shù)字09對應(yīng)的段碼為:0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f . 要達(dá)到一秒鐘顯示一個數(shù)字，我們可以利用定時器0來完成一秒鐘的延時。一秒鐘時間一到，P2口送出相應(yīng)的段碼。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.4 LED靜態(tài)顯示及實驗,3、原理圖：,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.

11、4 LED靜態(tài)顯示及實驗,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顯示器與接口技術(shù),void timer0(void) interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; -count;,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),if(count=0) count=20; P2=numinde

12、x; +index; if(index9) index=0; ,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),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顯示器與接口技術(shù),11.5 74LS164靜態(tài)顯示電路,1、題目： 利用89C51串行口，和并行輸出串行移位寄存器74LS164，擴(kuò)展一位數(shù)碼管，在數(shù)碼顯示器上循環(huán)顯示0-9這10個數(shù)字。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.5 74LS164靜態(tài)顯示電路,2、分析： 7

13、4LS164是8位串入并出移位寄存器。它的引腳如圖所示。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),74LS164的引腳圖,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.5 74LS164靜態(tài)顯示電路,使用74LS164做靜態(tài)顯示，可以使用串口方式0來傳遞數(shù)據(jù);即RXD接74LS164的A和B，TXD接74LS164的CP，接VCC，74LS164的輸出端接共陰的數(shù)碼管。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.5 74LS164靜態(tài)顯示電路,串行口工作在方式0時，可通過外接移位寄存器實現(xiàn)串并行轉(zhuǎn)換。在這種方式下，數(shù)據(jù)為8位，只能從RXD端輸入輸出，TXD端總是輸出移位同步時鐘信號，其波特率固定為晶振頻率1

14、/12。在CPU將數(shù)據(jù)寫入SBUF寄存器后，立即啟動發(fā)送。為了在數(shù)碼顯示器上循環(huán)顯示0-9這10個數(shù)字，我們只要循環(huán)向SBUF寄存器中寫入0-9這10個數(shù)字相應(yīng)的段碼即可。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.5 74LS164靜態(tài)顯示電路,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.5 74LS164靜態(tài)顯示電路源程序,#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顯示器

15、與接口技術(shù),void time0(void) interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; -count;,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),if(count=0) count=20; SBUF=numindex; while(!TI); TI=0; +index; if(index9) index=0; ,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),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顯示器與接口技術(shù),11.6 LED顯示驅(qū)動器MAX7221,MAX7221 是美國 MAXIM 公司研制的緊湊型、串行輸入、串行輸出、共陰極新型 LED 顯示驅(qū)動器。它一片芯片可以驅(qū)動多達(dá) 8 位 7 段 LED 顯示器、條型圖形、或 64 個單個LED。其片內(nèi)有BCD 譯碼器、多路復(fù)用掃描電路、段和數(shù)字驅(qū)動器、以及存貯每個數(shù)字的88 靜態(tài) RAM。所有LED的段電流設(shè)定只需一個外部電阻。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),MAX7221的引腳排列如圖,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),MAX7221的特點,接口簡單

17、，占用 CPU 的 I/ O 口線少。對外接口只有 3 根 I/ O 口線。 各個寄存器可單獨被尋址和更新，不需要全部更新。 允許用戶對每個顯示位是選擇 BCD譯碼方式還是無譯碼方式進(jìn)行定義。 具有 150A 的低功耗停機(jī)方式。 可以模擬和數(shù)據(jù)控制顯示的亮度。 可以進(jìn)行級連，最多可以級連 8 片 MAX7221，驅(qū)動 64 個數(shù)碼管。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),MAX7221的引腳功能表,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.7 LED動態(tài)顯示及實驗,1、題目： 利用MAX7221，擴(kuò)展8位數(shù)碼管，動態(tài)顯示0-7這8個數(shù)字。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.7 LED動態(tài)顯示

18、及實驗,2、分析： MAX7221在使用之前必須進(jìn)行初始化，即設(shè)置MAX7221的顯示模式、譯碼方式、亮度控制、掃描范圍（掃描LED個數(shù)）。當(dāng)采用Code B譯碼方式時，我們只要向數(shù)碼管0（digit0）數(shù)碼管7（digit7）送出0 x00 x7即可。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),LED動態(tài)顯示實驗原理圖,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.7 LED動態(tài)顯示及實驗,2、分析： MAX7221在使用之前必須進(jìn)行初始化，即設(shè)置MAX7221的顯示模式、譯碼方式、亮度控制、掃描范圍（掃描LED個數(shù)）。當(dāng)采用Code B譯碼方式時，我們只要向數(shù)碼管0（digit0）數(shù)碼管7（digit7

19、）送出0 x00 x7即可。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.8 實時時鐘程序的分析,1、硬件電路 數(shù)碼管的D1，D2分別顯示時鐘分種的十位和個位，D3，D4則分別顯示時鐘秒的十位和各位。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.8 實時時鐘程序的分析電路圖,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.8 實時時鐘程序的分析,2、應(yīng)用程序： #include / 引用標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sfr P0=0 x80 / P0的SFR定義 sfr P2=0 xA0 / P2的SFR定義 sbi

20、t D1= P24 / 定義第一個選通端 sbit D2= P25 / 定義第二個選通端 sbit D3= P26 / 定義第三個選通端 sbit D4= P27 / 定義第四個選通端,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.8 實時時鐘程序的分析,unsigned char a,b,c,d / a,b分別為分鐘的十位和個位，c,d分別為秒鐘的十位和個位 uchar getcode(uchar i); / 根據(jù)共陰極字型編碼表獲取字型代碼函數(shù) void display(void);/ 顯示函數(shù),第11章：LED顯示器與接口技術(shù),void main() P2 = 0 xff;/ 關(guān)閉顯示 for

21、(a=0,a=5,a+) /設(shè)置分鐘的十位數(shù) for(b=0,b=9,b+) /設(shè)置分鐘的個位數(shù) for(c=0,c=5,c+) /設(shè)置秒鐘的十位數(shù) for(d=0,d=9,d+) /設(shè)置秒鐘的個位數(shù) display()； while(1) / 重新開始循環(huán) ,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.8 實時時鐘程序的分析,/* 根據(jù)共陰極字型編碼表獲取09，AB字型代碼 */ 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顯示器與接口技術(shù),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顯示器與接口技術(shù),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顯示器與接口技術(shù),11.8 實時時鐘程序的分析,/* 顯示函數(shù) */ void display(void) P2= 0 xff; / 關(guān)閉顯示 P0 = getcode(a); / 送字型碼 D1=0 / 選

24、通 dalay1() /延時2ms P0 = getcodeb); / 送字型碼 D2=0 / 選通 dalay1()/延時2ms,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),P0 = getcode(c); / 送字型碼 D3=0 / 選通 dalay1()/延時2ms P0 = getcode(d);/ 送字型碼 D4=0 / 選通 dalay1 ()/延時2ms dalya() /延時1s ,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.8 實時時鐘程序的分析,/*延時1S的程序*/ /*每執(zhí)行一次while(-t);對于時鐘為8MHz的8751(8051)，需要2s的時間*/ /*i的最大取值為492

25、000是因為前面已經(jīng)有8ms的延時,為提高精度故設(shè)置為此*/ void delay(unsigned char t) t=0; While (i492000) t+; ,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),/*延時2ms的程序*/ /*每執(zhí)行一次while(-t);對于時鐘為8MHz的8751(8051)，需要2s的時間*/ void delay(unsigned char i) i=0; While (i2000) t+; ,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.9 LED點陣顯示屏,LED點陣顯示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英

26、文縮寫，簡稱LED。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.9 LED點陣顯示屏,LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視節(jié)目以及現(xiàn)場實況。,第11章：LED顯示器與接口技術(shù),11.9 LED點陣顯示屏,LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫，動如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、