protues課件-第6講數(shù)碼管動態(tài)掃描電路的仿真實驗

1、6.1 數(shù)碼管動態(tài)掃描電路的原理介紹數(shù)碼管動態(tài)掃描電路的原理介紹6.2 動態(tài)掃描硬件電路的設(shè)計動態(tài)掃描硬件電路的設(shè)計6.3 軟件編程實現(xiàn)動態(tài)掃描數(shù)碼管的顯示軟件編程實現(xiàn)動態(tài)掃描數(shù)碼管的顯示 6.4 動態(tài)掃描電路在動態(tài)掃描電路在Proteus中的驗證中的驗證6.5 實例講解實例講解第六講第六講 數(shù)碼管動態(tài)掃描電路的仿真實驗數(shù)碼管動態(tài)掃描電路的仿真實驗 6.1 數(shù)碼管動態(tài)掃描電路的原理介紹數(shù)碼管動態(tài)掃描電路的原理介紹vLED（Light Emitting Diode）數(shù)碼管應(yīng)用非常普）數(shù)碼管應(yīng)用非常普遍，由發(fā)光二極管構(gòu)成。遍，由發(fā)光二極管構(gòu)成。6.1.1 LED數(shù)碼管的工作原理數(shù)碼管的工作原理v常

2、見的常見的LED數(shù)碼管為數(shù)碼管為“8”字型的，共計字型的，共計8段。每段。每一段對應(yīng)一個發(fā)光二極管。這種數(shù)碼管顯示器有一段對應(yīng)一個發(fā)光二極管。這種數(shù)碼管顯示器有共共陽極陽極和和共陰極共陰極兩種，如圖兩種，如圖6-1所示。所示。v共陰極共陰極LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陰極連接在一數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。 4圖圖6-1 8段段LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及外形數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及外形 v共陽極數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通共

3、陽極數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接常此公共陽極接正電壓，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)段被顯示。低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)段被顯示。 v為了使為了使LED數(shù)碼管顯示不同的符號或數(shù)字，要把某數(shù)碼管顯示不同的符號或數(shù)字，要把某些段的發(fā)光二極管點亮，這樣就要為些段的發(fā)光二極管點亮，這樣就要為LED數(shù)碼管提供數(shù)碼管提供代碼，因為這些代碼可使代碼，因為這些代碼可使LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼也稱為示不同字型，因此該代碼也稱為段碼段碼（或稱（或稱字型碼字型碼）。）。 5vLED數(shù)碼

4、管共計數(shù)碼管共計8段。因此提供給段。因此提供給LED數(shù)碼管的段數(shù)碼管的段碼（或字型碼）正好是一個字節(jié)。碼（或字型碼）正好是一個字節(jié)。v在使用中，在使用中，習(xí)慣上是以習(xí)慣上是以“a”段對應(yīng)段碼字節(jié)的最低段對應(yīng)段碼字節(jié)的最低位位。各段與字節(jié)中各位對應(yīng)關(guān)系如表。各段與字節(jié)中各位對應(yīng)關(guān)系如表10-1所示。所示。 6顯示各種字符的顯示各種字符的8段段LED數(shù)碼管的段碼如表數(shù)碼管的段碼如表10-2所示所示。 v除了除了“8”字型的字型的LED數(shù)碼管外，市面上還有數(shù)碼管外，市面上還有“1”型、型、“米米”字型和字型和“點陣點陣”型型LED顯示器，如圖顯示器，如圖10-2所所示。廠家也可根據(jù)用戶的需要定做特殊

5、字型的數(shù)示。廠家也可根據(jù)用戶的需要定做特殊字型的數(shù)碼管。碼管。8圖圖6-2 其他各種字型的其他各種字型的LED顯示器顯示器 6.1.2 LED數(shù)碼管顯示器的兩種顯示方式數(shù)碼管顯示器的兩種顯示方式vLED數(shù)碼管有數(shù)碼管有靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示和和動態(tài)顯示動態(tài)顯示兩種顯示方式。兩種顯示方式。91LED靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示方式v靜態(tài)顯示指無論多少位靜態(tài)顯示指無論多少位LED數(shù)碼管，都同時處于顯示狀態(tài)。數(shù)碼管，都同時處于顯示狀態(tài)。v電路連接：電路連接：數(shù)碼管工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極數(shù)碼管工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或接（或共陽極）連接在一起并接地（或接+5V）；

6、每位的段碼）；每位的段碼線（線（adp）分別與一個）分別與一個8位的位的I/O口鎖存器輸出相連?？阪i存器輸出相連。v如果送往各個如果送往各個LED數(shù)碼管所顯示字符的段碼一經(jīng)確定，則數(shù)碼管所顯示字符的段碼一經(jīng)確定，則相應(yīng)相應(yīng)I/O口鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另口鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個字符的段碼為止。一個字符的段碼為止。v優(yōu)點：優(yōu)點：靜態(tài)顯示無閃爍，亮度較高，軟件控制比較容易。靜態(tài)顯示無閃爍，亮度較高，軟件控制比較容易。 10v工作原理：工作原理：圖圖6-3為為4位位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示器電路，數(shù)碼管靜態(tài)顯示器電路，各位可獨立顯示，只要在該位的段碼線上保持段碼

7、電各位可獨立顯示，只要在該位的段碼線上保持段碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。由于各位分別由平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。由于各位分別由一一8位的數(shù)字輸出端口控制段碼線，故在同一時間里，位的數(shù)字輸出端口控制段碼線，故在同一時間里，每一位顯示的字符可以各不相同。每一位顯示的字符可以各不相同。v不足：不足：靜態(tài)顯示方式占用口線較多。如果顯示器的靜態(tài)顯示方式占用口線較多。如果顯示器的數(shù)目增多，則需要增加數(shù)目增多，則需要增加I/O口的數(shù)目?？诘臄?shù)目。11圖圖6-3 4位位LED靜態(tài)顯示的原理電路靜態(tài)顯示的原理電路 2LED動態(tài)顯示方式動態(tài)顯示方式v當(dāng)顯示位數(shù)較多，靜態(tài)顯示所需的當(dāng)顯示位數(shù)較多，靜態(tài)

8、顯示所需的I/O口太多，這時口太多，這時常采用動態(tài)顯示。常采用動態(tài)顯示。v電路連接：電路連接：為節(jié)省為節(jié)省I/O口，通常將所有顯示器的段碼口，通常將所有顯示器的段碼線的相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個線的相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個8位位I/O口控制，而各位口控制，而各位顯示位的公共端分別由相應(yīng)的顯示位的公共端分別由相應(yīng)的I/O線控制。線控制。v圖圖6-4所示為一個所示為一個4位位8段段LED動態(tài)顯示器電路。其中動態(tài)顯示器電路。其中段碼線占用一個段碼線占用一個8位位I/O口，而位選控制使用一個口，而位選控制使用一個I/O口口的的4位口線。位口線。13圖圖6-4 4位位8段段LED動態(tài)顯示的原理電路動態(tài)顯示

9、的原理電路v工作原理：工作原理：動態(tài)顯示就是通過段碼線向顯示器（所有動態(tài)顯示就是通過段碼線向顯示器（所有的）輸出所要顯示字符的段碼。每一時刻，只有一位位的）輸出所要顯示字符的段碼。每一時刻，只有一位位選線有效，其他各位都無效。逐位地每隔一定時間輪流選線有效，其他各位都無效。逐位地每隔一定時間輪流點亮各位顯示器（掃描方式），由于點亮各位顯示器（掃描方式），由于LED數(shù)碼管的余輝數(shù)碼管的余輝和人眼的和人眼的“視覺暫留視覺暫留”作用，只要控制好每位顯示的時作用，只要控制好每位顯示的時間和間隔，則可以造成間和間隔，則可以造成“多位同時亮多位同時亮”的假象，達(dá)到同的假象，達(dá)到同時顯示的效果。時顯示的效果

10、。15 LED不同位顯示的時間間隔（掃描間隔）應(yīng)根據(jù)實不同位顯示的時間間隔（掃描間隔）應(yīng)根據(jù)實際情況而定。發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時，際情況而定。發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時，如果導(dǎo)通時間太短，發(fā)光太弱，人眼無法看清；時間如果導(dǎo)通時間太短，發(fā)光太弱，人眼無法看清；時間太長，要受限于臨界閃爍頻率，而且此時間越長，占太長，要受限于臨界閃爍頻率，而且此時間越長，占用單片機(jī)時間也越多。用單片機(jī)時間也越多。 顯示位數(shù)增多，也將占用單片機(jī)大量時間，因此動顯示位數(shù)增多，也將占用單片機(jī)大量時間，因此動態(tài)顯示的實質(zhì)是以犧牲單片機(jī)時間來換取態(tài)顯示的實質(zhì)是以犧牲單片機(jī)時間來換取I/O端口減端口減少。少

11、。166.2 動態(tài)掃描硬件電路的設(shè)計動態(tài)掃描硬件電路的設(shè)計v以以8只集成式只集成式7段數(shù)碼管為例，介紹動態(tài)掃描段數(shù)碼管為例，介紹動態(tài)掃描電路的設(shè)計。電路的設(shè)計。v在在Proteus中，常用的顯示器件在中，常用的顯示器件在Proteus元元件拾取對話框中的件拾取對話框中的Optoelectronics類中，如類中，如圖圖6-5所示。所示。圖圖6-5 顯示器件顯示器件v常用的七段顯示，元件名的前綴為常用的七段顯示，元件名的前綴為7SEG-，在用到此類元件時，采取部分查詢方法，直在用到此類元件時，采取部分查詢方法，直接在接在“Keywords”中輸入中輸入“7SEG-”即可，根即可，根據(jù)元件后面的英

12、文說明來選取所需元件。據(jù)元件后面的英文說明來選取所需元件。v這里我們選取的是這里我們選取的是8只集成式只集成式7段數(shù)碼管，它段數(shù)碼管，它分為共陽極和共陰極兩種。分別用分為共陽極和共陰極兩種。分別用7SEG-MPX8-CA-BLUE和和7SEG-MPX8-CC-BLUE表示，共陽位表示，共陽位CA，共陰為，共陰為CC，MPX后面的后面的數(shù)字代表集成數(shù)字代表集成x個數(shù)碼管，個數(shù)碼管，BLUE代表數(shù)碼顯代表數(shù)碼顯示的顏色。示的顏色。數(shù)碼管顯示單個數(shù)字?jǐn)?shù)碼管顯示單個數(shù)字v如圖如圖6-6所示為所示為共陽極共陽極數(shù)碼管。數(shù)碼管。v7段數(shù)碼管有段數(shù)碼管有段碼段碼和和位碼位碼兩個不同控制端。兩個不同控制端。8

13、個數(shù)碼管的段碼個數(shù)碼管的段碼a,b,c,d,e,f,g,dp并聯(lián)在一起，并聯(lián)在一起，通過上拉電阻接到了通過上拉電阻接到了51單片機(jī)的單片機(jī)的P0口，而每口，而每一位數(shù)碼管的位碼則通過三極管分別接到一位數(shù)碼管的位碼則通過三極管分別接到51單片機(jī)的單片機(jī)的P2口，其中口，其中P2口接三極管的基極，口接三極管的基極，發(fā)射極接到數(shù)碼管的位碼選擇端。發(fā)射極接到數(shù)碼管的位碼選擇端。v電路符合數(shù)碼管動態(tài)顯示的原理。電路符合數(shù)碼管動態(tài)顯示的原理。圖圖6-6 數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路6.3 軟件編程實現(xiàn)動態(tài)掃描數(shù)碼管的顯示軟件編程實現(xiàn)動態(tài)掃描數(shù)碼管的顯示 v以圖以圖6-6為例，我們要求為例，我們要求8只集成

14、式只集成式7段數(shù)碼管段數(shù)碼管依次從左到右顯示依次從左到右顯示07，每次只有一個數(shù)碼管，每次只有一個數(shù)碼管顯示數(shù)字。顯示數(shù)字。v由原理圖可知，圖中各數(shù)碼管的共陽極分別由原理圖可知，圖中各數(shù)碼管的共陽極分別與與8只只NPN型三極管射極相連，程序運行時，型三極管射極相連，程序運行時，任一時刻僅允許一只數(shù)碼管的共陽極連接任一時刻僅允許一只數(shù)碼管的共陽極連接+5V，當(dāng)向，當(dāng)向P0端口發(fā)送段碼時，相應(yīng)數(shù)字會端口發(fā)送段碼時，相應(yīng)數(shù)字會顯示在某一只數(shù)碼管上，依次循環(huán)選中顯示在某一只數(shù)碼管上，依次循環(huán)選中8只數(shù)只數(shù)碼管中的一只時，即可形成滾動顯示效果。碼管中的一只時，即可形成滾動顯示效果。v要在數(shù)碼管上滾動顯示

15、單個數(shù)字，任一時刻只需要要在數(shù)碼管上滾動顯示單個數(shù)字，任一時刻只需要選通一只數(shù)碼管，例如，要在最左邊數(shù)碼管上顯示選通一只數(shù)碼管，例如，要在最左邊數(shù)碼管上顯示數(shù)字，對于本例中的共陽數(shù)碼管，其位引腳（該數(shù)數(shù)字，對于本例中的共陽數(shù)碼管，其位引腳（該數(shù)碼管的共陽極）要設(shè)置為碼管的共陽極）要設(shè)置為1（+5V），由于使用的是），由于使用的是NPN三極管，三極管，P2.0為為1，即，即P2端口的值為端口的值為00000001時，第時，第1只三極管導(dǎo)通，對應(yīng)數(shù)碼管共陽極連接只三極管導(dǎo)通，對應(yīng)數(shù)碼管共陽極連接+5V。同理，如果需要在第同理，如果需要在第3只數(shù)碼管上顯示數(shù)字，只數(shù)碼管上顯示數(shù)字，P2端端口的值為口

16、的值為00000100.v本例將位碼初值設(shè)為本例將位碼初值設(shè)為0 x80，即，即10000000，for循環(huán)循環(huán)中執(zhí)行循環(huán)左移時，中執(zhí)行循環(huán)左移時，k值將為值將為00000001,00000010,00000100,10000000，如，如此重復(fù)。每次段碼的發(fā)送均與位選通碼對應(yīng)，形成此重復(fù)。每次段碼的發(fā)送均與位選通碼對應(yīng)，形成單個數(shù)字的循環(huán)滾動顯示。單個數(shù)字的循環(huán)滾動顯示。參考源代碼為：參考源代碼為：#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code DSY_CODE=0 xc0,0

17、xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90; /各數(shù)字的數(shù)碼管段碼各數(shù)字的數(shù)碼管段碼void delayMS(uint x) /延時函數(shù)延時函數(shù)uchar i;while(x-)for(i=0;i120;i+);參考源代碼為：參考源代碼為：void main()uchar i,k=0 x80;while(1)for(i=0;i8;i+)P2=0 x00; /關(guān)閉顯示關(guān)閉顯示k=_crol_(k,1);P0=DSY_CODEi; /發(fā)送數(shù)碼管段碼發(fā)送數(shù)碼管段碼P2=k; /發(fā)送數(shù)碼管位碼發(fā)送數(shù)碼管位碼delayMS(300);6.4 動

18、態(tài)掃描電路在動態(tài)掃描電路在Proteus中的驗證中的驗證6.4.1 Proteus電路設(shè)計電路設(shè)計1. 元件清單列表元件清單列表 打開打開Proteus ISIS編輯環(huán)境，按表編輯環(huán)境，按表6-3所列的清單添加元件所列的清單添加元件 元元 件件 名名 稱稱所所 屬屬 類類所所 屬屬 子子 類類AT89C51Microprocessor ICs8051 FamilyCAPCapacitorsGenericCAP-ELECCapacitorsGenericCRYSTALMiscellaneousRESResistorsGeneric7SEG-MPX8-CA-BLUEOptoelectronics7

19、-Segment DisplaysRX8ResistorsResistor PacksNPNTransistorsGeneric表表6-3 元元 件件 清清 單單2. 電路原理圖電路原理圖 元件全部添加后，在元件全部添加后，在Proteus ISIS的編輯區(qū)域中按圖的編輯區(qū)域中按圖6-7所示的原理圖連接硬件電路。所示的原理圖連接硬件電路。圖圖6-7 電路原理圖電路原理圖3、源程序的添加、源程序的添加參照第五講在參照第五講在Keil中建立工程，添加源程序文件、構(gòu)中建立工程，添加源程序文件、構(gòu)建建.hex文件，加載目標(biāo)代碼，進(jìn)入調(diào)試環(huán)境后執(zhí)行程序，文件，加載目標(biāo)代碼，進(jìn)入調(diào)試環(huán)境后執(zhí)行程序，觀察動

20、態(tài)顯示的過程，如圖觀察動態(tài)顯示的過程，如圖6-8所示。所示。圖圖6-8 電路運行過程電路運行過程6.5 實例講解實例講解v參照之前的例子，我們修改下電路和程序，參照之前的例子，我們修改下電路和程序，要求要求8只集成式只集成式7段數(shù)碼管段數(shù)碼管同時顯示同時顯示多個不同多個不同的字符，例如同時顯示的字符，例如同時顯示18。v分析：分析： 對于集成式數(shù)碼管，任何時候發(fā)送的段碼會對于集成式數(shù)碼管，任何時候發(fā)送的段碼會被所有數(shù)碼管收到，如果本例中所有共陽數(shù)被所有數(shù)碼管收到，如果本例中所有共陽數(shù)碼管的位碼均為碼管的位碼均為1（0 xff），則所有數(shù)碼管都），則所有數(shù)碼管都會顯示同一字符。會顯示同一字符。v為了使不同數(shù)碼管顯示不同字符，可以使用集成式為了使不同數(shù)碼管顯示不同字符，可以使用集成式多位數(shù)碼管常用的動態(tài)掃描顯示技術(shù)，它利用了人多位數(shù)碼管常用的動態(tài)掃描顯示技術(shù)，它