LED显示器及键盘接口技术课件.ppt

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1、大多数的单片机应用系统，都要配置输入和输出设备。常用的输入外设有键盘、BCD码拨盘等；常用的输出外设有LED数码管、LCD显示器、打印机等。第8章LED显示器及键盘接口技术8.1LED显示器的接口技术LED（LightEmittingDiode）数码管是由发光二极管构成的。8.1.1LED显示原理常见的LED数码管为“8”字型的，共计8段。每一段对应一个发光二极管。有共阳极和共阴极两种，如图8-1所示。共阴极发光二极管的阴极连在一起，通常公共阴极接地。当阳极为高电平时，发光二极管发光。同样，共阳极发光二极管的阳极连接在一起，公共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管发光

2、，显示相应的段。图8-18段LED数码管结构及外形LED数码管中还有一个圆点型发光二极管（在图中以dp表示），用于显示小数点。通过七个发光二极管亮暗的不同组合，可以显示各种数字。为了使数码管显示不同的符号或数字，实际上是确定哪些段发光、哪些段不发光，就要为LED数码管提供段码（字型码）。LED数码管共计8段。正好是一个字节。习惯上是以“a”段对应段码字节的最低位。各段与字节中各位对应关系如表8-1所示。按照上述格式，显示各种字符的8段LED数码管的段码如表8-2所示。除“8”字型的LED数码管外，还有“±1”型、“米”字型和“点阵”型LED显示器，如图8-2所示。本章均以“8”字型的LED

3、数码管为例。8.1.2LED显示器的动态扫描驱动方式图8-3所示为显示N位字符的LED数码管的结构原理图。N根位选线和8×N条段码线。段码线控制显示字型，而位选线控制显示位LED数码管的亮或暗。图8-3N位LED数码管的结构原理图1．LED静态显示方式无论多少位LED数码管，同时处于显示状态。静态显示方式，各位的共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或接+5V）；每位的段码线（a～dp）分别与一个8位的I/O口锁存器输出相连。如果送往各个LED数码管所显示字符的段码一经确定，则相应I/O口锁存器锁存的段码输出将维持不变，直到送入另一个字符的段码为止。因此，静态显示方式的显示无闪烁，亮度都较高

4、，软件控制比较容易。静态显示器电路，各位可独立显示，静态显示方式接口编程容易，但是占用口线较多。如果要显示4位，则要占用4个8位I/O口。因此在显示位数较多的情况下，由于这种方式占用的I/O口太多。所以在实际应用中，一般不采用静态显示方式，而是采用动态显示方式。2．LED动态显示方式无论在任何时刻只有一个LED数码管处于显示状态，即单片机采用“扫描”方式控制各个数码管轮流显示。在多位LED显示时，为简化硬件电路，通常将所有显示位的段码线的相应段并联在一起（可以减少段码线），由一个8位I/O口控制，而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。图8-4所示为一个4位8段

5、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I/O口的4根引脚。采用动态“扫描”显示方式。即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态，同时，段码线上输出相应位要显示字符的段码。图8-44位8段LED动态显示电路例如，在共阴极方式时，段码为“0X00”，则当W0＝0，最左一位亮，W1＝1时，…….虽然这些字符是在不同时刻出现，但在某一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，由于余辉和人眼的“视觉暂留”作用，只要每位显示间隔足够短，则可以感觉到“多位同时亮”，达到同时显示的效果。LED不同位显示的时间间隔（扫描间隔）应根据实际情况而定。如果要

6、显示位数较多，则将占大量的单片机时间，因此动态显示的实质是以牺牲单片机时间来换取I/O端口的减少。动态扫描方式的各位数码管逐个轮流显示，当扫描频率较高的时，其显示效果较好。这种方式功耗小，硬件资源要求少，所以应用较多。动态显示的优点是硬件电路简单，LED越多，优势越明显。缺点是显示亮度不如静态显示的亮度高。如果“扫描”速率较低，会出现闪烁现象。1．用非门作驱动下面以动态扫描驱动方式为例介绍LED数码管驱动程序的编制方法。硬件连接见图8-2。图中仅用一个译码器74LS373作为驱动芯片，该芯片连成直通方式，共阴极数码管的阴极用74LS04芯片（反向器）驱动，字形代码由P1口提供，数码管的选择

7、由P3口的低5位控制。在扫描显示中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1ms），由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，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。如果数码管要显示12345这5个数，在单片机中实际的工作流程如下：先打开最左边的数码管，送1，然后关掉数码管，打开第二个数码管送2，再关掉数码管，打开第三个数码管送3，依次向下，由于速度足够快