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单片机实用教程:数码管动态显示

时间:2023-11-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:它解决了数码管静态显示时占用较多的I/O接口资源的问题。1)如果P1.7~P1.0输出10000010,则在4位七段数码管dig0~dig3都工作的情况下,会同时显示数字“6”。5)由于人眼的视觉暂留原理,如果这种依次唯一选通每一位七段数码管的动作在0.1s内完成,就会造成多位七段数码管同时点亮显示各自数字的假象,人眼也就会看到4位显示数据“2013”。2)在选通下一位七段数码管时,应把上一位熄灭,再将下一位显示数据送出,防止显示数据出现残影。

单片机实用教程:数码管动态显示

本实例需要4个数码管,如果采用前文中使用的静态显示方式,将会占用单片机较多的I/O接口资源,且硬件接线复杂,因此考虑使用动态显示方法。

1.动态扫描的工作原理

以共阳极数码管为例,如图5-15a所示动态显示是将所有数码管的8个段码端的同名端并联在一起,由一个8位的输出口控制,每位数码管的公共端(称位线)由各自独立的输出口线控制。它解决了数码管静态显示时占用较多的I/O接口资源的问题。

实际中经常用到四位一体的数码管,即如图5-15b所示,4只数码管的8个段码在内部并联,分别连接P1.7~P1.0(dp~a),4个公共端分别连接P2口中的P2.3~P2.0(com3~com0)。

1)如果P1.7~P1.0输出10000010(82H),则在4位七段数码管dig0~dig3都工作的情况下,会同时显示数字“6”。

2)4位七段数码管的共阳端分别被晶体管开关控制着,4个晶体管开关又被单片机的P2.3~P2.0控制着。我们把这4个控制线称为位选线Q3、Q2、Q1、Q0。比如Q0=0时,也就是P2.0口输出0,七段数码管dig0共阳端上的晶体管开关导通,dig0也就获得电流而发光,此时显示的数字由单片机的P1.7~P1.0状态来决定。

3)某时刻段码端P1=10110000B(0B0H),位选端P2=11111110B(0FEH),则七段数码管dig0共阳端的晶体管开关唯一导通,或者说dig0被唯一选通,且显示数据为数字“3”,所以此时只有dig0显示“3”,其他七段数码管不亮。

4)接着,段码端P1=11111001B(0F9H),位选端P2=11111101B(0FDH),七段数码管dig1被唯一选通,且显示数据为数字“1”。然后,段码端P1=11000000B(0C0H),位选端P2=11111011B(0FBH),dig2被唯一选通,显示“0”。最后,段码端P1=10100100B(0A4H),位选端P2=11110111B(0F7H),dig3被唯一选通,显示“2”。

5)由于人眼的视觉暂留原理,如果这种依次唯一选通每一位七段数码管的动作在0.1s内完成,就会造成多位七段数码管同时点亮显示各自数字的假象,人眼也就会看到4位显示数据“2013”。

2.动态扫描的操作

动态扫描概括起来就是选通一位、送一位数据。

1)由于每一位七段数码管的点亮时间很短,扫描过程中要保证每一位七段数码管得到足够的工作电流,从而确保亮度,通常取限流电阻阻值为20~100Ω。4位数的扫描:可使用50~100Ω的限流电阻,其瞬间电流将限制在33~66mA。若整个扫描周期为16ms,每位数约4ms点亮。因此,平均电流约为8.3~16.5mA。8位数的扫描:可使用25~50Ω的限流电阻,其瞬间电流将限制在66~132mA。若整个扫描周期为16ms,每位数约2ms点亮。因此,平均电流约为8.3~16.5mA。(www.xing528.com)

2)在选通下一位七段数码管时,应把上一位熄灭,再将下一位显示数据送出,防止显示数据出现残影。

3)点亮一遍所有七段数码管的时间应尽量小于0.1s,以保证足够短的时间,使眼睛产生各位七段数码管同时显示的错觉,一般点亮一遍所有七段数码管的时间应小于60ms为宜。但由于CPU需要不断扫描刷新数据,因此会占用CPU较多的时间。因此考虑使用定时中断的方式进行扫描。

动态扫描流程图如图5-16所示。

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图5-15 共阳极数码管动态显示示意图

a)4个数码管接线图 b)四位一体数码管接线图

3.动态扫描的驱动

采用动态显示方式时,为了保证数码管的亮度,一般需在数码管的段输出端或位输出端加驱动电路。如使用晶体管9012、74HC573或74LS07(74HC07)进行位信号驱动,码段上则可使用74LS245、ULN2003或74LS373等来驱动。动态扫描驱动电路如图5-17所示。

在实际电路设计中,如果驱动数码管的位数不多,可选用市场上的高亮度数码管,这样就可以省去加驱动电路的麻烦。

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图5-16 动态扫描流程图

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