单片机接口扩展：数码管实现

1 LED数码管的动态显示接口技术

（1）LED数码管的动态显示

数码管静态显示稳定，但占用单片机I/O接口较多。在多位数码管显示的情况下，为节省口线，简化电路，将所有数码管段选线一一对应并联在一起，由同一个8位I/O接口控制（有时要通过驱动元件）；而位选线独立，分别由各I/O接口线控制（一般要通过驱动元件）。如图6-25所示，四个数码管的段选码共用一个P2的I/O接口，在每个瞬间，数码管的段码相同。要达到多位显示的目的就要在每一瞬间只有一位com端有效，即只选通一位数码管。段码由共用I/O接口送来，各位数码管依次轮流选通，使每位显示该位的字符，并保持（延时）一段时间，以适应视觉暂留的效果。

（2）延时时间的估算

延时可由人眼视觉暂留时间来估算。一般地，1s内对四位数码管扫描24次就可看到不闪烁的显示。也就是扫描一次时间约42ms。由此算出对应于每位数码管显示延时时间约11ms。经实验，每位延时超过18ms则观察到明显闪烁。这里选择每位数码管延时时间为10ms。

（3）数码管LED限流（保护）电阻的估算

数码管由LED发光管组成。一般数码管的电压降（V_LED）为1.8V左右。若电源电压（V）为5V，数码管每段LED的电流为10mA，则估算的限流电阻R为：R=（V-V_LED）/0.010=320Ω。

（4）接口电路设计

接口电路典型原理图如图6-25所示，晶振频率为12MHz。设计采用动态显示数码管方式，采用共阳极数码管，与其相串的7只限流电阻根据计算取值为300Ω。

图6-25 数码管接口典型电路原理图

（5）接口程序设计

程序设计的目的是使4个数码管稳定显示“0123”，要求不闪烁。

ORG 0000H

SJMP STAR

ORG 30H

STAR：MOV P1，#0FFH；关闭位选口

MOV P2，#0FFH；关闭段选口

ST1：MOV R0，#0；计数器预设为0

MOV R1，#0FEH；选通P1.0控制的显示器

ST2：MOV A，R0

LCALL SEG7；将R0中数字转换为显示码从P2口输出

CPL A；取反，将阴码变为阳码

MOV P2，A；通过R0得到的显示段码送P2口

MOV A，R1；位选通数据送P1

MOV P1，A

LCALL DLY；延时10ms

MOV P1，#0FFH；关闭位选通

INC R0；计数+1

CJNE R0，#4H，ST3；4位是否扫描完？

SJMP ST1；0～3扫描完，重新开始

ST3：MOV A，R1；0～3依次显示

RL A；更新选通位

MOV R1，A

SJMP ST2；循环，显示下一位

DLY：MOV R7，#20；延时10ms

MOV R6，#0

DLY1：DJNZ R6，$

DJNZ R7，DLY1

RET

SEG7：INC A；将数字转换为显示码

MOVC A，@A+PC

RET

DB 3FH，06H，5BH，4FH；共阴极段码0，1，2，3

DB 66H，6DH，7DH，07H；4，5，6，7

DB 7FH，6FH，77H，7CH；8，9，A，B

DB 39H，5EH，79H，71H；C，D，E，F

END

2 LED数码管的接口扩展技术

单片机与LED数码显示器有以硬件为主和以软件为主的两种接口扩展方法。以硬件为主的LED数码显示器接口扩展电路如图6-26所示。使用单片机连接硬件接口驱动扩展，需要配合使用I/O接口，硬件条件限制了使用范围。

以软件为主的LED数码显示器接口扩展电路如图6-27所示。它是以软件查表代替硬件译码，不但省去了译码器，而且还能显示更多的字符。但是驱动器是必不可少的，因为仅靠接口提供不了较大的电流供LED数码显示器使用。

图6-26 以硬件为主的LED数码显示器接口扩展电路(www.xing528.com)

图6-27 以软件为主的LED数码显示器接口扩展电路

实际使用的LED数码显示器位数较多，为了简化线路、降低成本，大多采用以软件为主的接口方法。对于多位LED数码显示器，通常采用动态扫描显示方法，即逐个循环点亮各位显示器。扩展电路接口连接如图6-28所示。

例6-8：在数码显示器的最左边1位上显示1个“P”字。数码显示器的接口电路如图6-28所示，设8155的端口地址为7F00H～7F05H，数码管为共阳极。试编写相应的显示程序。

解：在同一时刻只显示1种字符，故可采用静态显示的方法。由图6-28可知，当采用共阳极数码管时，应按共阳极规律控制。在程序的开始，应对8155进行初始化编程，设A、B口均为输出。

图6-28 8155作6位LED显示器接口的电路

程序如下：

MOV A，#03H；8155命令字（A、B口均为输出）

MOV DPTR，#7F00H；指向命令口

MOVX @DPTR，A；输出命令字

MOV A，#8CH；取“P”字符的显示段码

INC DPTR；指向A口

MOVX @DPTR，A；输出显示段码

INC DPTR

INC DPTR；指向C口

MOV A，#20H；取位控制字（最左边一位上显示）

MOVX @DPTR，A；输出位控字

SJMP $；暂停

例6-9：开始时在数码显示器的最右边一位上显示1个“0”字，以后每隔0.5s将“0”字左移1位，直到最左边一位后则停止显示。接口电路与端口地址同上例，假设有20ms延时子程序D20MS可供直接调用。试编写相应的程序。

解：本例仍可采用静态显示的方法，程序如下。

MOV A，#03H；8155命令字（A、B口均为输出）

MOV DPTR，#7F00H；指向命令口

MOVX @DPTR，A；输出命令字

MOV A，#C0H；取“0”字的显示段码

INC DPTR；指向A口

MOVX @DPTR，A；输出显示段码

INC DPTR

INC DPTR；指向C口

MOV A，#01H；取位控制字（最右边一位上显示）

LOOP1：MOVX @DPTR，A；输出位控字

MOV R0，#19H；延时0.5s

LOOP2：LCALL D20MS

DJNZ R0，LOOP2

JB A.5，LOOP3；若已到最左边一位则转

RL A；未到，则将位控字左移1位

SJMP LOOP1；继续

LOOP3：MOV A，#00H；停止显示

MOVX @DPTR，A

SJMP $；暂停

例6-10：编制一动态显示程序，使数码显示器同时显示“ABCDEF”6个字符。设显示缓冲区的首地址为7AH，可调用动态扫描显示子程序DIR。

解：编写程序如下。

MOV A，#0FH；取最右边1位字符

MOV R0，#7AH；指向显示缓冲区首地址（最低位）

MOV R1，#06H；共送入6个字符

LOOP：MOV @R0，A；将字符送入显示缓冲区

INC R0；指向下一显示单元

DEC A；取下一个显示字符

DJNZ R1，LOOP；6个数未送完，则重复

MM：LCALL DIR；扫描显示一遍

SJMP MM；重复扫描