单片机原理与接口技术 教学课件 ppt 作者 朱玉红 单元10
19页1、单元10 显示接口设计,学习目的: 掌握单片机数码管显示的工作原理和编程方法,掌握LCD1602的应用。 重点难点: 数码管显示的工作原理和编程方法,1602接口的设计方法。 外语词汇: Display(显示)、Light Emitting Diode(发光二极管)、Liquid Crystal Display(液晶屏)。 文字和图形显示是单片机系统设计的重要内容之一。在单片机系统中,常用的显示器件有数码管、二极管点阵矩阵模块和LCD(字符液晶屏、图形液晶屏)。其中,数码管和字符液晶屏是初学者最常用的显示设备。,10.1 数码管显示,10.1.1数码管的结构与工作原理,数字显示最常使用的器件就是七段数码管,在数字钟、微波炉、电饭煲、洗衣机等电子产品中常常使用七段数码管来显示数字信息。通常用LED数码显示器来显示各种数字或符号。由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点,因此使用非常广泛。,1.数码管结构 LED数码显示器又称数码管,数码管由8个发光二极管(以下简称字段)构成。LED数码显示器有两种不同的形式:一种是发光二极管的阳极都连在一起的,称之为共阳极LED数码显示器;另
2、一种是发光二极管的阴极都连在一起的,称之为共阴极LED数码显示器。使用LED数码显示器时,要注意区分这两种不同的接法,LED数码显示器结构如图10-1所示。,图10-1 LED数码显示器结构,2.数码管工作原理 数码管中7个发光二极管构成字形“8”的各个笔画段,另一个为小数点dp。七段数码管中亮段的发光原理和普通的发光二极管一致,可以把这7个亮段看成7个发光二极管。点亮不同亮段的组合就形成了数字0F。 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),其他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,则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),其他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,则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
3、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。,由于单片机系统常常使用5V电源,而发光二极管VL只需要2V左右的电压就可以被点亮,点亮时电流约为15mA。如果在发光二极管VL两端直接加5V将有可能烧毁它,因此常串联一个限流电阻R1。 限流电阻的计算:假设发光二极管工作电流为15mA,正常工作时两端的压降为2V,所以电阻R1上应该分担的电压为3V。于是得电阻R1的阻值为3V/15mA=200。,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。七段数码管加上一个小数点,共计8段,8个笔划段对应于一个字节,于是用8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。 字形与字形编码的关系见表10-1,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。,10.1.2数码管字形编码,表10-1字形与字形编码的关系,如要显示“0”,共阳极数码管的字形编码应为11000000B(即C0H);共阴极数码管的字形编码应为00111
4、111B(即3FH)。数码管字形编码表见表10-2。,10.2 LED数码显示器的工作方式,LED数码显示器的工作方式有两种:静态显示方式和动态显示方式。,10.2.1 LED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,显示便于监测和控制,但其占用的口线多,硬件电路复杂,成本高,只适合于显示位数较少的场合。,动态显示接口电路是把所有显示器的8个笔划段ah同名端连在一起,而每一个显示器的公共极COM各自独立地受I/O线控制。CPU向字段输出口送出字形编码时,所有显示器接收到相同的字形编码,但究竟是哪个显示器亮,则取决于COM端。也就是说可以采用分时的方法,轮流控制各个显示器的COM端,使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中,每位显示器的点亮时间是极为短暂的(
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