51單片機數(shù)碼管動態(tài)顯示分析

吳文兵　李炳賢

摘要：單片機的數(shù)碼管顯示一般都用動態(tài)顯示方式。單片機常用的顯示器為發(fā)光二極管顯示器、液晶顯示器等，其中發(fā)光二極管顯示器的顯示結(jié)構(gòu)又分為兩種：段顯示和點陣顯示，段顯示最常見的是7段顯示結(jié)構(gòu)。本文從數(shù)碼管的動態(tài)顯示過程出發(fā)，研究分析了單片機利用7段顯示結(jié)構(gòu)動態(tài)顯示的整個過程。

關(guān)鍵詞：數(shù)碼管 動態(tài)顯示 單片機

中圖分類號：TP368.11 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）08-0005-02

在單片機的動態(tài)顯示過程中，我們將各個數(shù)碼管的位選端（每個數(shù)碼管是由八個發(fā)光二極管組成的，而發(fā)光二極管相連的那一端組成的公共端即為位選端）如圖1所示分別接在單片機的P2口，在每個瞬時，只允許選通一個數(shù)碼管，每個數(shù)碼管段選端（八個發(fā)光二極管不相連的那一端）接在單片機的P0口的對應(yīng)引腳。通過單片機的P0和P2兩個輸出口就可實現(xiàn)單片機的動態(tài)顯示了。

1 數(shù)碼管的工作原理

數(shù)碼管動態(tài)顯示原理圖1所示。

圖2a所示，數(shù)碼管可以顯示0、1、2…F這16個字符，數(shù)碼管如果是共陰極連接方式（數(shù)碼管的發(fā)光二極管的位選端為陰極）數(shù)碼管可以顯示0、1、2…F這16個字符，數(shù)碼管如果是共陰極連接方式（數(shù)碼管的發(fā)光二極管的位選端為陰極）如圖2b所示，由于51單片機的位選端接在了單片機的P2口，段選端接在了單片機的P0口。要想使與P2.0口相連的數(shù)碼管顯示數(shù)字1，由于數(shù)碼管為共陰極連接方式，故與段選端相連的P0口應(yīng)在對應(yīng)的引腳上使b、c兩段發(fā)光二極管發(fā)光，其他段的發(fā)光二極管不發(fā)光，故P0口應(yīng)輸出0x06（即二進制數(shù)00000110）。然后應(yīng)使位選端相連的P2口對應(yīng)引腳輸出低電平0，反之，數(shù)碼管如果是共陽極連接方式如圖2c所示，顯示的字碼的方式應(yīng)和共陰極連接方式相反，如要在對應(yīng)的數(shù)碼管上顯示數(shù)字1，P0口應(yīng)輸出0xf9（即二進制數(shù)11111001）。而想讓哪個數(shù)碼管能顯示字碼，就必須給相連的單片機的P2口的對應(yīng)引腳輸出高電平1。

2 數(shù)碼管的動態(tài)顯示原理

在任意瞬時，單片機只選通一個數(shù)碼管，即位選通，而各個數(shù)碼管的段選端是可以同時向各個數(shù)碼管送數(shù)的，但是只有位選通的數(shù)碼管能顯示字碼。顯示字碼的時間也非常短暫，即延時一定時間后，位選通的數(shù)碼管關(guān)閉，選通下一個數(shù)碼管的位選端，使其能顯示字碼，同理其他數(shù)碼管也是按著此原理，依次可顯示字碼。由于人的視覺有暫留效應(yīng)（暫留效應(yīng)即光信號消失后，人眼睛對光還會保留大約0.1s-0.4s的時間）和發(fā)光管的余輝效應(yīng)（當(dāng)電子束停止轟擊熒光屏?xí)r，光點仍能保持一段時間），再加上延時時間足夠短，使人感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。還有一點需要注意用于動態(tài)顯示的限流電阻阻值應(yīng)略小于靜態(tài)顯示的限流電阻阻值，這是由于動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要小一些。

3 實驗程序

6個共陽極數(shù)碼管采取動態(tài)顯示方式與單片機相連接。P0口為段選端，P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5分別與三極管基極相連作為位選端。要求編寫控制程序，實現(xiàn)6個數(shù)碼管能夠分別顯示“2”、“3”、 “8”、“d”、 “f”、“5”。

分析：要使與P2.0口相連的數(shù)碼管顯示數(shù)字“2”， 由于數(shù)碼管為共陽極連接，需要使a、b、d、e、g幾段發(fā)光二極管發(fā)光，其它二極管不發(fā)光，也就是與a、b、c、d、e、f、g、dp這8段發(fā)光二極管相連的單片機的P0口輸出0xa4（即二進制數(shù)10100100）。然后要將其P2.0口的位選端開通，單片機的P2.0口應(yīng)輸出一個高電平，則第一個數(shù)碼管可顯示數(shù)碼了。程序的編寫是在Keil C51環(huán)境下進行的如圖3所示，程序編寫完后，先采用Proteus仿真軟件進行仿真，它內(nèi)含了成千上萬個仿真模型庫。然后通過真實的實驗線路再次驗證，達到預(yù)定的效果即為實驗成功。

在使用單片機來控制數(shù)碼管顯示時，采用動態(tài)顯示是將所有的數(shù)碼管的段選端都接在單片機的對應(yīng)引腳上，另外每個數(shù)碼管的公共端都作為位選端接在單片機其他引腳上，當(dāng)單片機輸出字碼是，每個數(shù)碼管接受到的字碼是相同的，單片機只不過靠控制每位數(shù)碼管的位選端來確定哪個數(shù)碼管可顯示字碼。

單片機在動態(tài)掃描時，控制程序先后給段選端和位選端送段碼和位碼，但由于人眼睛的滯后效應(yīng)和發(fā)光管的余輝效應(yīng)，再加上打開數(shù)碼管的時間間隔很短，使我們看上去像是數(shù)碼管同時可以顯示不同的字碼，其實數(shù)碼管是一個一個顯示的，這和數(shù)碼管只能在同一時刻只能顯示同一字碼有著本質(zhì)的區(qū)別。

參考文獻

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