单片机外部接口技术

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1、第8章单片机外围接口技术本章主要介绍单片机应用系统的输入输出接口技术，包括LED数码管、LED点阵、键盘接口和LCD显示器，主要讲解典型输入输出设备的工作原理，相应的接口电路设计以及软件编程。第8章单片机外围接口技术8.1显示接口技术LED显示器即发光二极管显示器（LightEmittingDiode,LED），具有显示醒目、成本低、配置灵活、接口简单等特点，单片机应用系统中常用它来显示系统的工作状态和采集的信息或输入数值等。LED显示器按其发光管排布结构的不同，可分为LED数码管和LED点阵显示器。LED数码管主要用来显示数字及少

2、数字母和符号，LED点阵显示器可以显示数字、字母、汉字和图形甚至图像。LED点阵显示器虽然显示灵活，但其占用的单片机系统的系统软件、硬件资源远远大于LED数码管。第8章单片机外围接口技术8.1.1LED数码管的结构常用的LED显示器为8段（或7段，8段比7段多了一个小数点“dp”段）。有共阳极和共阴极两种。如图8-1所示。为使LED显示不同的符号或数字，要为LED提供段码（或称字型码）。提供给LED显示器的段码（字型码）正好是一个字节（8段）。各段与字节中各位对应关系如下：按上述格式，8段LED的段码如表8-2所示。字形与段码的对应

3、关系显示字符共阳极段选码共阴极段选码显示字符共阳极段选码共阴极段选码0C0H3FHB83H7CH1F9H06HCC6H39H2A4H58HDA1H5EH3B0H4FHE86H79H499H66HF8EH71H592H6DHP8CH73H682H7DHUC1H3EH7F8H07HY91H6EH880H7FHH89H76H990H6FHLC7H38HA88H77H-BFH40H数码管如果按照显示位数（即全部数字字符个数）划分，有1位、2位、3位、4位、5位、6位……数码管。采用多位LED数码管通常是为了减少元器件及连线，所以一般采用两位

4、、三位、四位一体的结构，图8-3分别为共阴极和共阳极的四位一体数码管的结构，我们可以用单片机的某个I/O口送数码管的显示段码（字符数据），用另一I/O口的其中4位经过三极管驱动后分别作为4个数码管的显示控制信号（公共端），当三极管导通时候对应的数码管显示。8.1.2LED显示器的显示方式LED数码管有静态显示和动态显示两种显示方式。1.静态显示方式各位的公共端连接在一起（接地或+5V）。每位的段码线（a～dp）分别与一个8位的锁存器输出相连。显示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持不变，直到送入另一个段码为止。显示的亮度高。4位静

5、态LED显示器电路。该电路各位可独立显示。4位8段LED动态显示电路。其中段码线占用一个8位I/O口，而位选线占用一个4位I/O口。2.动态显示方式所有位的段码线相应段并在一起，由一个8位I/O口控制，形成段码线的多路复用，各位的公共端分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。3.动态显示中延时时间的选择在动态显示方式中，各LED数码管轮流工作，为了防止产生闪烁现象，每个LED数码管刷新频率必须大于25Hz，即相邻两次点亮的时间间隔要小于40ms。LED显示器的位数越多，每一位的显示时间越短，在驱动电流一定的情况下，亮度越低（正

6、因如此，在动态LED显示电路中，要适当增大驱动电流，一般取20mA～35mA(正常情况下的工作电流一般在10～20mA之间)，以抵消因显示时间短造成亮度下降）。为了保证一定的亮度，实验表明：在驱动电流取30mA的情况下，每位显示时间不能小于1ms。【例题8-1】静态显示并行输出的例子。利用51单片机控制数码管显示0～99计数，用其P2.0～P2.7接一个共阴极数码管，输出显示0～99计数值的个位，用P0.0～P0.7接数码管输出显示计数值的十位数。上电以后，计数值自动加1，当计数值超出99后自动返回0重新开始循环计数。【例题8-2】

7、静态显示串行输出的例子。让51单片机串口工作在方式0，RXD作为数据输出线，TXD输出移位时钟脉冲，用移位寄存器74HC164实现例题8-1的功能。【例题8-3】用74HC595实现静态显示串行输出的例子。74HC595是8位串入并出移位寄存器，其外部引脚如图所示。【例题8-3】用74HC595实现静态显示串行输出的例子。74HC595与数据相关的引脚可以分为三类：DS：串行数据输入，接单片机的I/O引脚。Q0~Q7：8位并行数据输出，可以直接控制8个LED，或者是七段数码管的8个引脚。Q7′：级联输出端，与下一个74HC595的D

8、S相连，实现多个芯片之间的级联。74HC595与控制相关的引脚共有四个：SH_CP：移位寄存器的时钟输入。上升沿时移位寄存器中的数据依次移动一位，即Q0中的数据移到Q1中，Q1中的数据移到Q2中，依次类推；下降沿时移位寄存器中的数据保