單片機(jī)系統(tǒng)中八段LED數(shù)碼管顯示器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

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

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

顯示器

<單片機(jī)靜態(tài)顯示接口>

八段LED數(shù)碼管顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成。基中7個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個(gè)賀點(diǎn)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(diǎn)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(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的，稱之為共陽(yáng)極LED數(shù)碼管顯示器;另一種是8個(gè)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(yáng)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(shí)，對(duì)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(gè)筆劃段hgfedcba對(duì)應(yīng)于一個(gè)字節(jié)(8位)的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二進(jìn)制碼就能表示欲顯示字符的字形代碼。例如，對(duì)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(yáng)極hgfedcba各段為0111011時(shí)，數(shù)碼管顯示器顯示"P"字符，即對(duì)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(yáng)LED數(shù)碼管顯示器，公共陽(yáng)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(duì)應(yīng)字段與位的關(guān)系，這個(gè)時(shí)候字形碼就必須根據(jù)接線來(lái)自行設(shè)計(jì)了，后面我們會(huì)給出一個(gè)例程。

在單片機(jī)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(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)數(shù)碼管顯示器都要占用單獨(dú)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(jī)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(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種辦法單片機(jī)中CPU的開(kāi)銷小。能供給單獨(dú)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(duì)靜態(tài)顯示有一定的了解。

MCS-51單片機(jī)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(shí)鐘脈沖。74LS164為TTL單向8位移位寄存器，可實(shí)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(gè)管腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，公一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。T(第8腳)為時(shí)鐘輸入端，可連接到串行口的TXD端。每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到T端時(shí)，移位寄存器移一位，8個(gè)時(shí)鐘脈沖過(guò)后，8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74LS164中。R(第9腳)為復(fù)位端，當(dāng)R=0時(shí)，移位寄存器各位復(fù)0，只有當(dāng)R=1時(shí)，時(shí)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(duì)應(yīng)的管腳上。關(guān)于74LS164還能作如下的介紹：所謂時(shí)鐘脈沖端，其實(shí)就是需要高、低、高、低的脈沖，不管這個(gè)脈沖是怎么來(lái)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(shí)鐘脈沖，在74LS164獲得時(shí)鐘脈沖的瞬間(再講清楚點(diǎn)，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(huì)有一個(gè)1進(jìn)入到74LS164的內(nèi)部，如果數(shù)據(jù)輸入端是低電平，則就會(huì)有一個(gè)0進(jìn)入其內(nèi)部。在給出了8個(gè)脈沖后，最先進(jìn)入74LS164的第一個(gè)數(shù)據(jù)到達(dá)了最高位，然后再來(lái)一個(gè)脈沖會(huì)有什么發(fā)生呢?再來(lái)一個(gè)脈沖，第一個(gè)脈沖就會(huì)從最高位移出，就象車站排隊(duì)買票，欄桿就那么長(zhǎng)，要從后面進(jìn)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(diǎn)，下面讓我們來(lái)看電路，6片7LS164首尾相串，而時(shí)鐘端則接在一起，這樣，當(dāng)輸入8個(gè)脈沖時(shí)，從單片機(jī)RXD端輸出的數(shù)據(jù)就進(jìn)入到了第一片74LS164中了，而當(dāng)?shù)诙€(gè)8個(gè)脈沖到來(lái)后，這個(gè)數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第二片74LS164，而新的數(shù)據(jù)則進(jìn)入了第一片74LS164，這樣，當(dāng)?shù)诹鶄€(gè)8個(gè)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(gè)問(wèn)題，在第一個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，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?yàn)樗鼈兊臅r(shí)鐘端都是被接在一起的，可是數(shù)據(jù)還沒(méi)有送到其他各片呢，它們?cè)诮邮帐裁磾?shù)據(jù)呢?。。。。。。其實(shí)所謂數(shù)據(jù)不過(guò)是一種說(shuō)法而已，實(shí)際就是電平的高低，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，第一片164固然是從單片機(jī)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(gè)問(wèn)題放在這兒說(shuō)明，可能有朋友不屑一顧，而有的朋友可能還是不清楚，這實(shí)際上涉及到數(shù)的本質(zhì)的問(wèn)題，如果不懂的，請(qǐng)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(lái)看這個(gè)問(wèn)題。務(wù)必搞懂，搞懂了這一點(diǎn)，你的級(jí)別就高過(guò)開(kāi)始學(xué)習(xí)者，可謂入門者了。