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1、单片机原理与接口应用单片机原理与接口应用 显示器接口设计显示器接口设计 MCS51 在单片机系统中，常用的显示器有：在单片机系统中，常用的显示器有：发光二极管显示器，简称发光二极管显示器，简称LED(Light Emitting diode)LED(Light Emitting diode)；液晶显示器，简称液晶显示器，简称LCD(Liquid crystal Display);LCD(Liquid crystal Display);荧光管显示器、荧光管显示器、CRTCRT，显示一些汉字及图形。，显示一些汉字及图形。前三种显示器都有两种显示结构：前三种显示器都有两种显示结构： 段显示段显示(7
2、(7段，段，“米米”字型等字型等) ) 点阵显示点阵显示(5(57 7，5 58 8，8 88 8点阵等点阵等) )。而发光二极管显示分为：固定段显示而发光二极管显示分为：固定段显示 可以拼装的大型字段显示可以拼装的大型字段显示 此外还有共阳极和共阴极之分等。此外还有共阳极和共阴极之分等。 三种显示器中，以荧光管显示器亮度最高，发光二极管三种显示器中，以荧光管显示器亮度最高，发光二极管次之而液晶显示器最弱，为被动显示器，必须有外次之而液晶显示器最弱，为被动显示器，必须有外光源。光源。 LED显示块是由发光二极管显示字段组成的显示显示块是由发光二极管显示字段组成的显示器，有器，有7段和段和“米米
3、”字段之分。这种显示块有共字段之分。这种显示块有共阳极和共阴极两种。阳极和共阴极两种。 由由N片片LED数码管可拼接成数码管可拼接成N位位LED显示器。下显示器。下图是图是4位位LED显示器的结构原理图。显示器的结构原理图。 N N位位LEDLED显示器有显示器有N N根位选线和根位选线和8 8N N根段选线。根段选线。根据显示方式的不同，位选线和段选线的连根据显示方式的不同，位选线和段选线的连接方法也各不相同。接方法也各不相同。段选线控制显示字符的字型，段选线控制显示字符的字型，而位选线则控制显示位的亮、暗。而位选线则控制显示位的亮、暗。 LED显示器有静态显示和动态显示两种显示方显示器有静
4、态显示和动态显示两种显示方式，式， LEDLED显示器工作于静态显示方式时，各位显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极的共阴极( (或共阳极或共阳极) )连接在一起并接地连接在一起并接地( (或十或十5V)5V)；每位的段选线；每位的段选线(a(adp)dp)分别与分别与一一8 8位的锁存输出相连。位的锁存输出相连。之所以称为静态显示，是由于显示器中的之所以称为静态显示，是由于显示器中的各位相互独立，而且各位的显示字符一各位相互独立，而且各位的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止。也正因为如直到显示另一个字符为止。也正因为如
5、此，静态显示器的亮度都较高。此，静态显示器的亮度都较高。 在多位在多位LEDLED显示时，为了简化硬件电路，显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应地并联在一通常将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个起，由一个8 8位位I IO O口控制，形成段选线口控制，形成段选线的多路复用。的多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I IO O口线控制，实现各位的分时选通。口线控制，实现各位的分时选通。 其中段选线占用一个其中段选线占用一个8 8位位I IO O口，而位选线占用口，而位选线占用一个一个4 4位位I IO O口。口。由于各位的段选线并联，段选
6、码的输出对各位来由于各位的段选线并联，段选码的输出对各位来说都是相同的。因此，同一时刻，如果各位位说都是相同的。因此，同一时刻，如果各位位选线都处于选通状态的话，选线都处于选通状态的话，4 4位位LEDLED将显示相将显示相同的字符。同的字符。若要各位若要各位LEDLED能够显示出与本位相应的显示字符，能够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，即在同一时刻，只就必须采用扫描显示方式，即在同一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其它各位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，的位选线处于关闭状态，同时，段选线上输出相应位要显示字符的字型码，同时，段选线上输
7、出相应位要显示字符的字型码，这样这样同一时刻，同一时刻，4位位LED中只有选通的那一位中只有选通的那一位显示出字符，而其它三位则是熄灭的。显示出字符，而其它三位则是熄灭的。同样，在下一时刻，只让下一位的位选线处于选同样，在下一时刻，只让下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时，通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态时，在段选线上输出相应位将要显示字符的字型码，在段选线上输出相应位将要显示字符的字型码，则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，而其它各位则是熄灭的。如此循环下去，就可而其它各位则是熄灭的。如此循环下去，就可以使各位显示出将
8、要显示的字符，以使各位显示出将要显示的字符，虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于人刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于人眼有视觉暂留现象，眼有视觉暂留现象，只要每位显示间隔足够短便可造成多位同时亮的只要每位显示间隔足够短便可造成多位同时亮的假象，达到显示的目的。假象，达到显示的目的。 LED不同位显示的时间间隔可以通过定时中断不同位显示的时间间隔可以通过定时中断完成。如对完成。如对8位位LED显示器，扫描显示频率为显示器，扫描显示频率为50Hz，假若显示一位保持假若显示一位保持1ms时间则显示完所有时间则显
9、示完所有8位之位之后，只需后，只需8ms，于是另外，于是另外12msCPU完全可以处完全可以处理其它工作。上述保持理其它工作。上述保持1ms的时间应根据实际的时间应根据实际情况而定。不能太小，因为发光二极管从导通情况而定。不能太小，因为发光二极管从导通到发光有一定的延时，导通时间太小，发光太到发光有一定的延时，导通时间太小，发光太弱人眼无法看清。但也不能大大，因为毕竞要弱人眼无法看清。但也不能大大，因为毕竞要受限于临界闪烁频率，而且此时间越长，占用受限于临界闪烁频率，而且此时间越长，占用CPU时间也越多。时间也越多。另外，显示位增多，也将占用大量的另外，显示位增多，也将占用大量的CPU时间，时间，因此动态显示实质是以牺牲因此动态显示实质是以牺牲CPU时间换取元件时间换取元件和能耗的减少。和能耗的减少。
