单片机驱动数码管显示设计
数码管的结构
数码管由7个发光二极管组成,行成一个日字形,它门可以共阴极,也可以共阳极.通过解码电路得到的数码接通相应的发光二极而形成相应的字,这就是它的工作原理.
基本的半导体数码管是由7个条状的发光二极管（LED）按图1所示排列而成的，可实现数字"0～9"及少量字符的显示。另外为了显示小数点，增加了1个点状的发光二极管，因此数码管就由8个LED组成，我们分别把这些发光二极管命名为 "a,b,c,d,e,f,g,dp"，排列顺序如下图1。
图1： 数码管引脚图及外形图
数码管的分类
数码管按各发光二极管电极的连接方式分为共阳数码管和共阴数码管两种。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。共阴数码管内部连接如图3所示。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阳数码管内部连接如图2所示。
图2：共阳数码管内部连接图
图3：共阴数码管内部连接图
数码管的显示方式
数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
① 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
②静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
前面我们学习了数码管的基础知识，现在马上来看看S51增强型实验板的数码管吧（图4），S51实验板上有5位高亮度共阳数码管DG1～DG5，可以用来做计数器(最大计数值99999)、温度显示、电子钟等显示实验，掌握数码管的静态显示驱动和动态显示驱动。
|
图4 |
S51增强型实验板的数码管驱动原理图如下图5所示。
|
图5 |
从原理图可以看出，S51增强型实验板中数码管的段码a,b,c,d,e,f,g,dp分别与单片机的P0.0～P0.7相连，控制数码管中显示的字形；数码管的位选通由5个PNP三极管控制，分别接到单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4端口上，程序中通过控制P2.0～P2.4端口的输出电平就可以控制数码管的显示与关闭。如P2.0输出低电平时，三极管T1导通，+5V电源加到第一个数码管的COM端，那么第一个数码管DG1就会显示出相应的数字，显示的数字由单片机P0.0～P0.7输出段码决定，当P2.0输出高电平时，三极管T1截止，数码管DG1就不显示，从而实现数码管位选通控制。同理，当P2.1输出低电平时，则数码管DG2显示。。。
单片机驱动数码管的静态显示编程
上面我们学习了一大堆的理论知识，对数码管已经有了较全面的认识，是否跃跃欲试了呀！马上动手编一个简单的程序验证一下理论吧，现在我们编程让实验板上的第一个数码管DG1显示数字“6”，最终的实验效果见上面图4所示。
启动Keil C51单片机集成开发环境，新建一个工程，工程命名为smg1.uv2，（不懂如何建立新工程的初学者请看网页 手把手教你建立Keil工程），打开一个文本编辑窗，在文本编辑窗中输入如下代码：
;********** 下面是数码管显示"6"的程序 **********
MAIN:CLR P0.0;P0.0输出低电平,点亮数码管段码"a"
SETBP0.1;P0.1输出高电平,熄灭数码管段码"b"
CLR P0.2;P0.2输出低电平,点亮数码管段码"c"
CLR P0.3;P0.3输出低电平,点亮数码管段码"d"
CLR P0.4;P0.4输出低电平,点亮数码管段码"e"
CLR P0.5;P0.5输出低电平,点亮数码管段码"f"
CLR P0.6;P0.6输出低电平,点亮数码管段码"g"
SETBP0.7;P0.7输出高电平,熄灭数码管小数点段码"dp"
CLR P2.0;P2.0输出低电平,选通数码管DG1
SETBP2.1;P2.1输出高电平,不选通数码管DG2
SETBP2.2;P2.2输出高电平,不选通数码管DG3
SETBP2.3 ;P2.3输出高电平,不选通数码管DG4
SETBP2.4;P2.4输出高电平,不选通数码管DG5
AJMPMAIN;跳转到开始重新进行
END ;程序结束
注：程序中分号“；”后面的中文为每一行程序的注释，是方便我们阅读程序的，可以不输入。
上面的源程序输入完毕后,保存为"smg1.asm"，然后添加到工程smg1.uv2中，最后源程序经过编译得到目标文件"smg1.hex"（见下面的图6所示），不熟悉Keil工程建立、设置及源程序编译等详细操作的初学者请参考网页 >>> 手把手教你建立Keil工程。>>>
- FPGA的DSP性能揭秘(06-16)
- 基于单片机通用引脚的软件UART设计(10-16)
- 分时操作系统思想在单片机中的具体应用 (10-30)
- 基于AT89C51+DSP的双CPU伺服运动控制器的研究(05-26)
- 关于RTX51 TINY的分析与探讨(05-30)
- 基于MC9S12DGl28单片机的智能寻迹车设计(04-03)