單片機系統(tǒng)中八段LED數(shù)碼管顯示器設(shè)計基礎(chǔ)

在中，常常用LED數(shù)碼數(shù)碼管來顯示各種數(shù)字或符號。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛。

引言：還記得我們小時候玩的“火柴棒游戲”嗎，幾根火柴棒組合起來，能拼成各種各樣的圖形，LED數(shù)碼管顯示器實際上也是這么一個東西。

顯示器

單片機靜態(tài)顯示接口>

八段LED數(shù)碼管顯示器由8個發(fā)光二極管組成?；?個長條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個賀點形的發(fā)光管在數(shù)碼管顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。LED數(shù)碼管顯示器有兩種不一樣的形式：一種是8個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED數(shù)碼管顯示器;另一種是8個發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED數(shù)碼管顯示器。如下圖所示。`

共陰和共陽結(jié)構(gòu)的LED數(shù)碼管顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當(dāng)二極管導(dǎo)通時，對應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。8個筆劃段hgfedcba對應(yīng)于一個字節(jié)(8位)的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二進制碼就能表示欲顯示字符的字形代碼。例如，對于共陰LED數(shù)碼管顯示器，當(dāng)公共陰極接地(為零電平)，而陽極hgfedcba各段為0111011時，數(shù)碼管顯示器顯示P字符，即對于共陰極LED數(shù)碼管顯示器，“P”字符的字形碼是73H。如果是共陽LED數(shù)碼管顯示器，公共陽極接高電平，顯示“P”字符的字形代碼應(yīng)為10001100(8CH)。這里必須注意的是：很多產(chǎn)品為方便接線，常不按規(guī)則的辦法去對應(yīng)字段與位的關(guān)系，這個時候字形碼就必須根據(jù)接線來自行設(shè)計了，后面我們會給出一個例程。

在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)碼管顯示器顯示常用兩種辦法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個數(shù)碼管顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種辦法單片機中CPU的開銷小。能供給單獨鎖存的I/O接口電路很多，這里以常用的串并轉(zhuǎn)換電路74LS164為例，介紹一種常用靜態(tài)顯示電路，以使大家對靜態(tài)顯示有一定的了解。

MCS-51單片機串行口方式押為移們寄存器方式，外接6片74LS164作為6位LED數(shù)碼管顯示器的靜態(tài)顯示接口，把8031的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD作為移位時鐘脈沖。74LS164為TTL單向8位移位寄存器，可實現(xiàn)串行輸入，并行輸出。其中A、B(第1、2腳)為串行數(shù)據(jù)輸入端，2個管腳按邏輯與運算規(guī)律輸入信號，公一個輸入信號時可并接。T(第8腳)為時鐘輸入端，可連接到串行口的TXD端。每一個時鐘信號的上升沿加到T端時，移位寄存器移一位，8個時鐘脈沖過后，8位二進制數(shù)全部移入74LS164中。R(第9腳)為復(fù)位端，當(dāng)R=0時，移位寄存器各位復(fù)0，只有當(dāng)R=1時，時鐘脈沖才起作用。Q1…Q8(第3-6和10-13管腳)并行輸出端分別接LED數(shù)碼管顯示器的hg---a各段對應(yīng)的管腳上。關(guān)于74LS164還能作如下的介紹：所謂時鐘脈沖端，其實就是需要高、低、高、低的脈沖，不管這個脈沖是怎么來的，比如，我們用根電線，一端接T，一端用手拿著，分別接高電平、低電平，那也是給出時鐘脈沖，在74LS164獲得時鐘脈沖的瞬間(再講清楚點，是在脈沖的沿)，如果數(shù)據(jù)輸入端(第1，2管腳)是高電平，則就會有一個1進入到74LS164的內(nèi)部，如果數(shù)據(jù)輸入端是低電平，則就會有一個0進入其內(nèi)部。在給出了8個脈沖后，最先進入74LS164的第一個數(shù)據(jù)到達(dá)了最高位，然后再來一個脈沖會有什么發(fā)生呢?再來一個脈沖，第一個脈沖就會從最高位移出，就象車站排隊買票，欄桿就那么長，要從后面進去一本人，前面必須要從前面走出去一本人才行。

搞清了這一點，下面讓我們來看電路，6片7LS164首尾相串，而時鐘端則接在一起，這樣，當(dāng)輸入8個脈沖時，從單片機RXD端輸出的數(shù)據(jù)就進入到了第一片74LS164中了，而當(dāng)?shù)诙€8個脈沖到來后，這個數(shù)據(jù)就進入了第二片74LS164，而新的數(shù)據(jù)則進入了第一片74LS164，這樣，當(dāng)?shù)诹鶄€8個脈沖完成后，首次送出的數(shù)據(jù)被送到了最左面的164中，其他數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在第一、二、三、四、五片74LS164中。有個問題，在第一個脈沖到來時，除了第一片74LS164中接收數(shù)據(jù)外，其他各片在干嗎呢?它們也在接收數(shù)據(jù)，因為它們的時鐘端都是被接在一起的，可是數(shù)據(jù)還沒有送到其他各片呢，它們在接收什么數(shù)據(jù)呢?。。。。。。其實所謂數(shù)據(jù)不過是一種說法而已，實際就是電平的高低，當(dāng)?shù)谝粋€脈沖到來時，第一片164固然是從單片機接收數(shù)據(jù)了，而其它各片也接到前一片的Q8上，而Q8是一根電線，在數(shù)字電路中它只可能有兩種狀態(tài)：低電平或高電平，也就是“0”或“1”。所以它的下一片74LS164也相當(dāng)于是在接收數(shù)據(jù)啊。只是接收的全部是0或1而已。這個問題放在這兒說明，可能有朋友不屑一顧，而有的朋友可能還是不清楚，這實際上涉及到數(shù)的本質(zhì)的問題，如果不懂的，請仔細(xì)思考，并找一些數(shù)字電路的數(shù)，理解164的工作原理，再來看這個問題。務(wù)必搞懂，搞懂了這一點，你的級別就高過開始學(xué)習(xí)者，可謂入門者了。