第十章輸入輸出設(shè)備及接口技術(shù)(顯示)

1、第十章第十章 輸入輸入/ /輸出設(shè)備及接口技術(shù)輸出設(shè)備及接口技術(shù) 10.1 10.1 七七( (八八) )段段LEDLED顯示器接口技術(shù)顯示器接口技術(shù)一、一、LEDLED顯示器結(jié)構(gòu)和字、段碼顯示器結(jié)構(gòu)和字、段碼 1. LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu) LED數(shù)碼顯示器是一種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件 它使用了8個(gè)LED發(fā)光二極管,其中7個(gè)用于顯示字符,1個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn),故通常稱(chēng)之為7段(也有稱(chēng)作8段)發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖LEDLED數(shù)碼顯示器有兩種結(jié)構(gòu)，形成兩種連接方法：數(shù)碼顯示器有兩種結(jié)構(gòu)，形成兩種連接方法： (1)(1)共陽(yáng)極接法。共陽(yáng)極接法。 把發(fā)光二極管的陽(yáng)極

2、連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5V,+5V,每個(gè)發(fā)光二極管的陰每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。極通過(guò)電阻與輸入端相連。 (2)(2)共陰極接法。共陰極接法。 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極通使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻與輸入端相連。過(guò)電阻與輸入端相連。 LEDLED的伏安特性類(lèi)似于普通二極管，正向壓的伏安特性類(lèi)似于普通二極管，正向壓降約為降約為2 2伏左右，工作電流一般在伏左右，工作電流一般在10-20mA10

3、-20mA之間較之間較為合適。為合適。 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展LEDLED數(shù)碼管時(shí)多用共陽(yáng)數(shù)碼管時(shí)多用共陽(yáng)LEDLED 通常每個(gè)段串一個(gè)數(shù)百歐姆的限流電阻通常每個(gè)段串一個(gè)數(shù)百歐姆的限流電阻2. LED數(shù)碼顯示器的顯示段碼 為了顯示字符,要為L(zhǎng)ED顯示器提供顯示段碼(或稱(chēng)字形代碼)，組成一個(gè)“8”字形字符的7段,再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位,共計(jì)8段,因此提供給LED顯示器的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 段碼位D7 D6D5D4D3D2D1D0 顯示段dpgfedcba硬件譯碼與軟件譯碼硬件譯碼與軟件譯碼硬件譯碼特點(diǎn):采用專(zhuān)用的譯碼/驅(qū)動(dòng)器件,驅(qū)動(dòng)功率較大;增加了硬件的開(kāi)銷(xiāo);軟件編程

4、簡(jiǎn)單;字型固定(比如:只有七段,只可譯數(shù)字)。共陰共陰LEDa ab bc cd dg ge ef fh hg gf fe ed dc cb b a aD DC CB BA AP1.3P1.3P1.2P1.2P1.1P1.1P1.0P1.0CD4511CD4511AT89C51AT89C5174LS48/CD4511是“BCD碼七段共陰譯碼/驅(qū)動(dòng)”IC; 74LS47是“BCD碼七段共陽(yáng)譯碼/驅(qū)動(dòng)”ICLEDLED數(shù)碼管的譯碼：數(shù)碼管的譯碼：軟件譯碼特點(diǎn): 不用專(zhuān)用的譯碼/驅(qū)動(dòng)器件，不增加硬件的開(kāi)銷(xiāo)；軟件編程較復(fù)雜；字型靈活(比如：有八段，可譯一些字符)共陽(yáng)共陽(yáng)LEDa ab bc cd dg

5、 ge ef fh hP1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3P1.4P1.4P1.5P1.5P1.6P1.6P1.7P1.7+5V+5VAT89C51AT89C51硬件譯碼特點(diǎn): 采用專(zhuān)用譯碼/驅(qū)動(dòng)器件，驅(qū)動(dòng)功率較大；增加了硬件的開(kāi)銷(xiāo)；軟件編程簡(jiǎn)單7 7段段LEDLED字型碼（段碼）字型碼（段碼）顯示字形hgfedcba共陽(yáng)極段選碼共陰極段選碼0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9A AB BC CD DE EF F“滅滅”1 1 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 0 0 11 0 1 0 0 1 0 01 0 1 1 0 0 0 01

6、0 0 1 1 0 1 01 0 0 1 0 0 1 01 0 0 0 0 0 1 01 1 1 1 1 0 0 01 0 0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 1 0 0 01 0 0 0 0 0 1 11 1 0 0 0 1 1 01 0 1 0 0 0 0 11 0 0 0 0 1 1 01 0 0 0 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EHFFH3FH06H5BH4FH06H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H00H二、二、L

7、EDLED數(shù)碼管的顯示方式：數(shù)碼管的顯示方式：靜態(tài)與動(dòng)態(tài)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示: : 各數(shù)碼管接口的各數(shù)碼管接口的I/OI/O口線是專(zhuān)用的，各數(shù)碼管的顯示碼在整口線是專(zhuān)用的，各數(shù)碼管的顯示碼在整個(gè)顯示過(guò)程中保持個(gè)顯示過(guò)程中保持靜態(tài)顯示特點(diǎn)靜態(tài)顯示特點(diǎn): : 無(wú)閃爍，用元器件多，占無(wú)閃爍，用元器件多，占I/OI/O線多，無(wú)須掃描，節(jié)省線多，無(wú)須掃描，節(jié)省CPUCPU時(shí)間，時(shí)間，編程簡(jiǎn)單。編程簡(jiǎn)單。動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示: : 各數(shù)碼管接口的各數(shù)碼管接口的I/OI/O口線是共用的。各數(shù)碼管在顯示過(guò)程中口線是共用的。各數(shù)碼管在顯示過(guò)程中輪流得到顯示碼輪流得到顯示碼動(dòng)態(tài)顯示特點(diǎn)動(dòng)態(tài)顯示特點(diǎn): : 有閃爍

8、，用元器件少，占有閃爍，用元器件少，占I/OI/O線少，必須掃描，花費(fèi)線少，必須掃描，花費(fèi)CPUCPU時(shí)間，時(shí)間，編程復(fù)雜。編程復(fù)雜。 1 1) )靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示 多位多位LEDLED分別用一組分別用一組8 8位字段口，各位位字段口，各位LEDLED公共端接地，公共端接地，分別輸出顯示不同字形。分別輸出顯示不同字形。 a b hCOMa f b g e c d h a b hCOM a b hCOM顯示程序：顯示程序：1)設(shè)置顯示緩沖區(qū)，存放待顯示數(shù)據(jù)。2)顯示譯碼：程序存儲(chǔ)器中建立字形碼常數(shù)表，查表得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的字形碼。3)輸出顯示：輸出字形碼到顯示端口。例：MOV DPTR，#WTAB

9、；指向字形碼表首地址 MOV A，R0 ；取顯示緩沖區(qū)中數(shù)據(jù) MOVC A，A+DPTR ；查表顯示譯碼 MOV P1，A ；輸出顯示W(wǎng)TAB：DB 3FH，06H，5BH ；字形碼表COM P1.01.7 MCS-51a f b g e c d habh 例：例：MCS-51MCS-51單片機(jī)的單片機(jī)的P1P1口接了一個(gè)共陽(yáng)極的數(shù)口接了一個(gè)共陽(yáng)極的數(shù)碼管，要求編制程序讓數(shù)碼管從碼管，要求編制程序讓數(shù)碼管從0 09 9循環(huán)重復(fù)循環(huán)重復(fù)顯示。顯示。解：根據(jù)題意可設(shè)計(jì)出硬件電路如圖所示。其源程序可設(shè)計(jì)如下： ORGORG0000H 0000H ；程序初始化；程序初始化MAIN:MAIN: MOV

10、MOV R0, #00HR0, #00HMOVMOVDPTR, #TAB DPTR, #TAB ；基址初始化；基址初始化LOOP: MOVLOOP: MOVA, R0A, R0 ；計(jì)數(shù)顯示初始化；計(jì)數(shù)顯示初始化 MOVC A, A+DPTR MOVC A, A+DPTR ；查表獲取數(shù)碼管顯示值；查表獲取數(shù)碼管顯示值 MOV MOVP1, A P1, A ；數(shù)碼管顯示查表值；數(shù)碼管顯示查表值 LCALL DELAY LCALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序；調(diào)用延時(shí)子程序 INC R0 INC R0 ；R0R0值加值加1 1 CJNE R0, #0AH,LOOP CJNE R0, #0AH,LO

11、OP ；1010次不到繼續(xù)計(jì)數(shù)次不到繼續(xù)計(jì)數(shù) AJMP MAIN AJMP MAIN TABTAB：DB 0C0HDB 0C0H，0F9H0F9H，0A4H0A4H ；0 0，1 1，2 2 DB 0B0H DB 0B0H，99H99H，92H 92H ；3 3，4 4，5 5 DB 82H DB 82H，0F8H0F8H，80H80H ；6 6，7 7，8 8 DB 90H DB 90H，88H88H，83H83H， ；9 9，A A，B B DB 0C6H DB 0C6H，0A1H0A1H，86H86H ；C C，D D，E E DB 8EH DB 8EH ；F FDELAY: MOV R

12、0, #100 DELAY: MOV R0, #100 ；1s1s延時(shí)延時(shí)DEL2: MOV R1, #10DEL2: MOV R1, #10DEL1: MOV R2, #7DHDEL1: MOV R2, #7DHDEL0: NOPDEL0: NOP NOP NOP DJNZ R2, DEL0 DJNZ R2, DEL0 DJNZ R1, DEL1 DJNZ R1, DEL1 DJNZ R0, DEL2 DJNZ R0, DEL2 RET RET END END多位靜態(tài)顯示方式及其接口電路多位靜態(tài)顯示方式及其接口電路 多位靜態(tài)顯示電路2)2)動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示COMhCOMD7D1D0D0D1D

13、2hbbhCOMa f b g e c d haaba 對(duì)應(yīng)字位線對(duì)應(yīng)字位線： D0 D1 D2 D3 D4 D5顯顯 示示 緩緩 沖沖 區(qū)區(qū)地地 址址內(nèi)內(nèi) 容容7AH7B H7C H7D H7EH7FH多位多位LEDLED共用一個(gè)共用一個(gè)8 8位段碼口，位段碼口，各位各位LEDLED公共端用字位口控制，掃公共端用字位口控制，掃描輸出顯示不同字形。描輸出顯示不同字形。利用利用“視視覺(jué)暫留覺(jué)暫留”和和“余輝余輝”效應(yīng)，看起效應(yīng)，看起來(lái)在同時(shí)顯示不同內(nèi)容。來(lái)在同時(shí)顯示不同內(nèi)容。顯示緩沖區(qū)與多位顯示緩沖區(qū)與多位LEDLED對(duì)應(yīng)關(guān)對(duì)應(yīng)關(guān)系：系：4）多位動(dòng)態(tài)顯示方式及其接口電路）多位動(dòng)態(tài)顯示方式及其接口

14、電路 顯示程序顯示程序（6 6位，共陰極，位，共陰極，7AH-7FH7AH-7FH為顯示為顯示緩沖區(qū)）緩沖區(qū)）DISDIS： MOV R0 MOV R0，#7AH #7AH ；指向顯示緩沖區(qū)起始單元指向顯示緩沖區(qū)起始單元MOV R3MOV R3，#01H #01H ；字位碼初值字位碼初值R3R3（左先亮）（左先亮）MOV MOV A A，R3 R3 ；取字位碼取字位碼DLPDLP： MOV DPTR MOV DPTR，#PAAR #PAAR ；指向字位口指向字位口 ( (PAPA口口) ) MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；輸出字位碼，顯示其中輸出字位碼，顯示其中1 1位位MOV

15、 MOV A A，R0 R0 ；取一個(gè)顯示數(shù)據(jù)取一個(gè)顯示數(shù)據(jù)ADD ADD A A，#0CH #0CH ；查表偏移量查表偏移量MOVC AMOVC A，A+PC A+PC ；取出字形碼取出字形碼INC INC DPTR DPTR ；指向字段口指向字段口( (PBPB口口) )MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；輸出字形碼輸出字形碼ACALL DLY1MS ACALL DLY1MS ；延時(shí)延時(shí)1 1msmsINC INC R0 R0 ；指向顯緩區(qū)下一單元指向顯緩區(qū)下一單元MOV MOV A A，R3 R3 ；修改字位碼修改字位碼RL RL A A ；顯示下一位顯示下一位MOV MOV

16、 R3 R3，A AJNB JNB ACC.6 ACC.6，DLP DLP ；未顯示到最右邊未顯示到最右邊LEDLED，繼續(xù)顯示繼續(xù)顯示RET RET ；全部掃描一遍，結(jié)束全部掃描一遍，結(jié)束 DTAB DTAB：DB 3FHDB 3FH，06H06H，5BH 5BH ；字形表字形表DB 4FHDB 4FH，66H66H，6DH6DHDLY1MSDLY1MS： ；延時(shí)延時(shí)1 1msms子程序子程序A AB BCLKCLKh g f e d c b ah g f e d c b aCLRCLRA AB BCLKCLKCLRCLRA AB BCLKCLKCLRCLR+5V+5VVCCVCCTxDTx

17、DRxDRxD 89C51單片機(jī)單片機(jī)74LS16474LS16474LS164h g f e d c b ah g f e d c b ah g f e d c b ah g f e d c b a+5V+5V共陽(yáng)共陽(yáng)LED數(shù)碼管數(shù)碼管補(bǔ)例補(bǔ)例1 1：LEDLED數(shù)碼管數(shù)碼管靜態(tài)顯示的一個(gè)例子靜態(tài)顯示的一個(gè)例子有幾個(gè)LED就要幾個(gè)74LS164，不要更新的話，送一次就保持住了，且不閃爍，編程十分簡(jiǎn)單要求：根據(jù)上圖編寫(xiě)通過(guò)串行口和要求：根據(jù)上圖編寫(xiě)通過(guò)串行口和74LS16474LS164驅(qū)動(dòng)共驅(qū)動(dòng)共 陽(yáng)陽(yáng)LEDLED數(shù)碼管查表顯示的子程序。數(shù)碼管查表顯示的子程序。條件：系統(tǒng)有條件：系統(tǒng)有6 6

18、個(gè)個(gè)LEDLED數(shù)碼管數(shù)碼管, ,待顯數(shù)據(jù)待顯數(shù)據(jù)(00H09H)(00H09H)已放在已放在35H30H35H30H單元中單元中( (分別對(duì)應(yīng)十萬(wàn)位分別對(duì)應(yīng)十萬(wàn)位個(gè)位個(gè)位) )，DSPLY:MOV DPTR, #TABLE ;DSPLY:MOV DPTR, #TABLE ;共陽(yáng)共陽(yáng)LEDLED數(shù)碼管譯碼表首址數(shù)碼管譯碼表首址 MOV R0MOV R0，#30H ;#30H ;待顯數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的個(gè)位地址待顯數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的個(gè)位地址REDOREDO：MOV AMOV A， R0 ;R0 ;通過(guò)通過(guò)R0R0實(shí)現(xiàn)寄存器間接尋址實(shí)現(xiàn)寄存器間接尋址 MOVC A, A+DPTR ;MOVC A, A+DPTR

19、 ;查表查表 MOV SBUF, A ;MOV SBUF, A ;經(jīng)串行口發(fā)送到經(jīng)串行口發(fā)送到74LS16474LS164 JNB TI, $ ; JNB TI, $ ;查詢送完一個(gè)字節(jié)的第查詢送完一個(gè)字節(jié)的第8 8位？位？ CLR TI ;CLR TI ;為下一字節(jié)發(fā)送作準(zhǔn)備為下一字節(jié)發(fā)送作準(zhǔn)備 INC R0 ;R0INC R0 ;R0指向下一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖單元指向下一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖單元 CJNE R0CJNE R0，#36H#36H，REDO ;REDO ;判斷是否發(fā)完判斷是否發(fā)完6 6個(gè)數(shù)？個(gè)數(shù)？ RET ;RET ;發(fā)完發(fā)完6 6個(gè)數(shù)就返回個(gè)數(shù)就返回TABLETABLE：DB 0C0H,0F9

20、H,0A4H,0B0H,99H ;DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;共陽(yáng)共陽(yáng)LEDLED譯碼表譯碼表 DB 92H, 82H, 0F8H, 80H,90HDB 92H, 82H, 0F8H, 80H,90H補(bǔ)例補(bǔ)例2 2：LEDLED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示舉例數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示舉例 P1.5 P1.5 P1.4P1.4P1.3P1.3P1.2P1.2P1.2P1.2P1.0P1.0P0.7 P0.7 P0.6 P0.6 P0.5 P0.5 P0.4 P0.4 P0.3 P0.3 P0.2 P0.2 P0.1 P0.1 P0.0P0.07406 OC7406 OC門(mén)門(mén) X 3X 3上拉

21、上拉電阻電阻1414+5V+5V8051 工作原理：從工作原理：從P0P0口送段碼口送段碼,P1,P1口送字位碼。段碼雖同時(shí)口送字位碼。段碼雖同時(shí)加在加在6 6個(gè)個(gè)LEDLED上，但一次選中一個(gè)上，但一次選中一個(gè)LEDLED。每送一個(gè)字符并選中。每送一個(gè)字符并選中相應(yīng)字位線，延時(shí)一會(huì)兒相應(yīng)字位線，延時(shí)一會(huì)兒, ,再送下一個(gè)再送下一個(gè)循環(huán)掃描即可循環(huán)掃描即可共陰共陰 數(shù)碼管數(shù)碼管位位選選線線段段代代碼碼要求：此處為共陰數(shù)碼管，要求：此處為共陰數(shù)碼管，P0P0口送段代碼，口送段代碼，P1P1口送口送 位選信號(hào)。通過(guò)查表實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。位選信號(hào)。通過(guò)查表實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。條件：待顯數(shù)據(jù)條件：待顯數(shù)據(jù)(00

22、H09H)(00H09H)已放在已放在: 7FH7AH: 7FH7AH單元單元 中中( (分別對(duì)應(yīng)十萬(wàn)位個(gè)位分別對(duì)應(yīng)十萬(wàn)位個(gè)位) )說(shuō)明：由于用了反相驅(qū)動(dòng)器說(shuō)明：由于用了反相驅(qū)動(dòng)器74067406，要用共陽(yáng)譯碼表，要用共陽(yáng)譯碼表DIR: MOV DPTR, #DSEG ;DIR: MOV DPTR, #DSEG ;數(shù)碼管譯碼表首址數(shù)碼管譯碼表首址 MOV R0MOV R0，#7AH ;#7AH ;待顯緩沖區(qū)個(gè)位地址待顯緩沖區(qū)個(gè)位地址 MOV R3MOV R3，#01H ;#01H ;個(gè)位的位選信號(hào)個(gè)位的位選信號(hào)=01H=01HLD1LD1： MOV AMOV A， R0 ;R0 ;通過(guò)通過(guò)R0R0間接尋址間接尋址 MOVC A, A+DPTR ;MOVC A, A+DPTR ;查表查表 MOV P0, A ;MOV P0, A ;字段碼送到字段碼送到P0P0口口 MOV P1MOV P1，R3 ;R3 ;字位選擇送到