在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用LED數(shù)碼管顯示塊構(gòu)成N位LED顯示器。N位LED數(shù)碼管顯示器有N根位選線和8×N根段選線。根據(jù)顯示方式不同，位選線與段選線的連接方法不同，段選線控制字符選擇，位選線控制顯示位的亮、暗。
 LED數(shù)碼管顯示有動(dòng)態(tài)顯示與靜態(tài)顯示兩種方式。而相應(yīng)地對于動(dòng)態(tài)顯示按單片機(jī)輸出數(shù)據(jù)方式有并行和串行兩種，對于靜態(tài)顯示也有并行接口靜態(tài)顯示和串行接口靜態(tài)顯示。以下分別就動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示進(jìn)行分析。
 
4.1 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示應(yīng)用舉例

    在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，常用的顯示方法有動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種。以下我來介紹動(dòng)態(tài)顯示的實(shí)例。
    所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是單片機(jī)定時(shí)地對顯示模塊件進(jìn)行掃描，在這種顯示方法中，顯示模塊件分時(shí)工作，每次只能有一個(gè)器件顯示。但由于人視覺的暫留現(xiàn)象，所以仍感覺所有的器件都在顯示。例如許多單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)及仿真器上的6位顯示模塊都采用這類顯示方法。此種顯示的優(yōu)點(diǎn)是使用硬件少，因而價(jià)格低。但它占用機(jī)時(shí)長，只要單片機(jī)不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。這種顯示將使計(jì)算機(jī)的開銷太大，所以，在以工業(yè)控制為主的單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用較少。
 這種顯示方法的最大優(yōu)點(diǎn)就是線路簡單，價(jià)格便宜，適合于大批量生產(chǎn)，動(dòng)態(tài)顯示方法按單片機(jī)輸出數(shù)據(jù)方式有并行和串行兩種。

4.1.1 并行接口動(dòng)態(tài)顯示電路及程序設(shè)計(jì)
 圖4.1所示（見附錄）為LED數(shù)碼管共陰極接法的一種并行6位動(dòng)態(tài)顯示電路。在圖 4.1中用8155的PA口輸出顯示碼，PB口用來輸出位選碼。設(shè)顯示緩沖區(qū)為30～35H，則完成對8155初始化后（即03H送8155命令口FD00H）取出一位要顯示的數(shù)（即十六進(jìn)制數(shù)），利用軟件譯碼的方法求出待顯示的數(shù)對
應(yīng)的七段顯示碼，然后由P0口輸出。在ALE為高電平時(shí)，顯示碼被送到數(shù)據(jù)總線AD7~AD0上，當(dāng)ALE下降沿時(shí)該地址被鎖存在鎖存器中，緊跟的顯示碼(數(shù)據(jù))被送到A口的寄存器中，并從8155的A口輸出（地址為FD01H）顯示。到底哪一位數(shù)碼管顯示，主要取決于位選碼。設(shè)圖中七段數(shù)碼管為共陰接法，則被選中的位應(yīng)輸出一高電位，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器后，仍為高電平，因此該位被選中。若將各位從左到右依次進(jìn)行顯示，每個(gè)數(shù)碼管連續(xù)顯示1ms, 顯示完最后一位數(shù)后，再重復(fù)上述過程，這樣，人們看到的就好像6位數(shù)“同時(shí)”顯示一樣的效果。
   圖4.1中的74LS07為6位驅(qū)動(dòng)器，它為LED提供一定的驅(qū)動(dòng)電流。由于一片74LS07只有6個(gè)驅(qū)動(dòng)器，故七段數(shù)碼管需要兩片驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。8155的PB口徑75452緩沖器/驅(qū)動(dòng)器反向后，作為位控制信號(hào)。75452內(nèi)部包括兩個(gè)緩沖器，它們各有兩個(gè)輸入端。所以，實(shí)際上是兩個(gè)雙輸入與非電路。因此需要3片75452。
完成上述顯示任務(wù)的顯示子程序編寫如下：

 DISP:  MOV    R0     ,   #30H      ；顯示緩沖區(qū)的首地址值賦給R0
        MOV    R2     ,   #20H      ；位選碼指向P0.5
 DISP1: MOV    A      ,   @R0       ；取出要顯示的數(shù)
        MOV    DPTR   ,   #SEG      ；指向換碼表首址
        MOV    A      ,   A+DPTR    ；取出顯示碼
        MOV    DPTR   ,   #0FD01H
        MOV    @DPTR  ,   A         ；輸出顯示碼到8155A口                                                                                               
 MOV    A      ,   R2        ；位邊碼賦給 A
 INC    DPTR                 ；求8155B口寄存器地址
 MOVX   @DPTR  ,   A         ；從8155 B口輸出位選碼
 ACALL  DIM                  ；延時(shí) 1ms
 MOV    A      ,   R2
 JNB    ACC.0  ,   DISP2     ；6位全顯示完了嗎？若末完則繼續(xù)顯示
 RET
    DISP2: INC     R0                  ；求下一位要顯示的數(shù)的地址
 MOV     A      ,   R2       ；求下一個(gè)位選碼
 RR      A
 MOV     R2     ,   A
 AJMP    DISP1
 DIM:    MOV     R3     ,  #7DH
 DL1:   NOP
 NOP
 DJNZ    R3      ,   DL1
 RET
SEG:      DB      3FH    ；對應(yīng)于字符是0
      DB      06H    ；對應(yīng)于字符是1
      DB      5BH    ；對應(yīng)于字符是2        
 DB      4FH    ；對應(yīng)于字符是3
 DB      6BH    ；對應(yīng)于字符是4
 DB      6DH    ；對應(yīng)于字符是5
 DB      7DH    ；對應(yīng)于字符是6
 DB      07H    ；對應(yīng)于字符是7
 DB      7FH    ；對應(yīng)于字符是8
 DB      67H    ；對應(yīng)于字符是9
 DB      77H    ；對應(yīng)于字符是A
 DB      7CH    ；對應(yīng)于字符是b
 DB      39H    ；對應(yīng)于字符是c
 DB      5EH    ；對應(yīng)于字符是d
 DB      79H    ；對應(yīng)于字符是E
 DB      71H    ；對應(yīng)于字符是F 
 在這種掃描電路中，由于每個(gè)LED數(shù)碼管的發(fā)光縮短到原來的1/N，所以每個(gè)管子的發(fā)光亮度必須為單獨(dú)工作時(shí)的N倍，其通過的電流也要增加N倍，因此，必須使用驅(qū)動(dòng)器。
 
4.1.2 串行接口的動(dòng)態(tài)顯示電路及程序設(shè)計(jì)
 利用8051系列單片機(jī)內(nèi)部的串行接口，也可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示及鍵盤處理。這樣不但可以節(jié)省8051的并行I/O接口，而且在大多數(shù)不用單行口的情況下，可免于（或減少）擴(kuò)展接口。
    在這種方法中，串行口工作在方式0狀態(tài)，相當(dāng)一個(gè)移位寄存器，其輸入/輸出都通過RXD引腳，移位脈沖則由TXD輸出。每次輸入或輸出8位數(shù)據(jù)（一個(gè)字節(jié)）。每輸出一個(gè)字節(jié)，8051的硬件即自動(dòng)使SCON寄存器中的中斷標(biāo)志位T1置位，通過測試TI的狀態(tài)，即可確定一個(gè)字節(jié)是否發(fā)送完畢。
 圖4.2（見附錄）所示中LED數(shù)碼管是共陰極接法且具有串行接口的6位動(dòng)態(tài)顯示電路。在該圖中，74LS164是8位并行輸出串行位移寄存器。它具有兩個(gè)串行輸入端和8位并行輸出端(QA~QH)。圖中引腳9為異步清零端，當(dāng)其為低電平時(shí)，可使74LS164清零(或復(fù)位)。這里因不需要復(fù)位，故將其接+5V。圖中引腳8為時(shí)鐘脈沖輸入端，其上升沿用來控制位移寄存器的狀態(tài)，因此將其與8051系列的TXD引腳相連。串行輸入端A、B具有允許和禁止的功能，例如，當(dāng)A作為串行數(shù)據(jù)輸入端，B則作為禁止或允許輸入端，反之亦然。圖4.2中（見附錄），由于不需要選通，所以將A、B兩端連在一起。
 當(dāng)被顯示數(shù)據(jù)從RXD串行口輸出到移位寄存器740164的輸入端A、B時(shí)，74LS164將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8位并行輸出碼QA~ QH，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)器74LS07加到6位共陰極LED數(shù)碼管顯示模塊上，究竟哪一位顯示，還要由P1口各位的狀態(tài)而定。當(dāng)某一位為高電平時(shí)，經(jīng)75452反相后變?yōu)榈碗娖剑�此時(shí)該位LED顯示，其他位均不顯示，通常用移位的方法對各數(shù)碼管進(jìn)行掃描顯示。
 設(shè)顯示緩沖區(qū)地址為50H～55H，則根據(jù)上述顯示原理可寫出6位串行動(dòng)態(tài)顯示程序如下：
 ORG      8000H
 DISP:    MOV    R0    ,   #50         ；R0指向顯示單元
          MOV    R1    ,   #01H        ；R1指向最右邊一位
 LOOP:    MOV    P1    ,   R1          ；送掃描位選信號(hào)
          MOV    A     ,   @R0         ；取被顯示數(shù)
          MOV    A     ,   @A+PC       ；取字形碼
          MOV    SBUF  ,   A           ；輸出顯示碼
          MOV    R3    ,   #02H        ；延時(shí)1m
 DL0:     MOV    R4    ,   #0FFH
 DL1      DJNZ   R4    ,   DL1                                                                                                                    
          DJNZ   R3    ,   DL0                                          
 INC    R0                    ；指向下一個(gè)顯示緩沖單元
 MOV    A     ,   R1          ；指向下一位數(shù)
 RL     A
 MOV    R1    ,   A
 JNB    ACC.6 ,   LOOP        ；所有位都顯示完了嗎？
 RET                          ；是，返回 
 DB   3FH ,06H ,5BH           ；對應(yīng)數(shù)碼為：0  ,1  ,2  ,    
 4FH ,6BH, 6DH           ；對應(yīng)數(shù)碼為：3  ,4  ,5  ,
 7DH ,07H ,7FH           ；對應(yīng)數(shù)碼為：6  ,7  ,8  ,        
 67H ,77H ,7CH           ；對應(yīng)數(shù)碼為：9  ,A  ,b  ,        
 39H ,5EH ,79H           ；對應(yīng)數(shù)碼為：c  ,d  ,E  ,
 71H ,80H ,40H           ；對應(yīng)數(shù)碼為：f  ,.  ,－ ,
 00H ,73H                ；對應(yīng)數(shù)碼為：滅 , p
    
 
 這種顯示方法的最大缺點(diǎn)是，一旦計(jì)算機(jī)不執(zhí)行顯示程序，則顯示立即停止。因此，為了維持顯示，要占用計(jì)算機(jī)很多時(shí)間。
    為了克服上述缺點(diǎn)，在智能化儀器及控制系統(tǒng)中，有時(shí)也采用硬件掃描電路，如8279就是一種能夠完成硬件掃描的接口電路。但由于8279價(jià)格昂貴，所以目前主要用在鍵盤處理上，在掃描顯示中應(yīng)用非常少見。

4.2 LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示舉例

 所謂靜態(tài)顯示，是由單片機(jī)一次輸出顯示后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次送新的顯示模型為止。這種顯示占用機(jī)器時(shí)間少，顯示可靠，因而在工業(yè)過程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。這種顯示方法的缺點(diǎn)是使用元件多，且線路比較復(fù)雜，因而成本也比較高。但是，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前已經(jīng)研制出具有多種功能的顯示模塊件，比如說，鎖存器、驅(qū)動(dòng)器和顯示模塊4位一體的顯示模塊件，用起來比較方便。
 在智能儀器及微型機(jī)控制系統(tǒng)中，為了使操作者隨時(shí)都能監(jiān)視生產(chǎn)過程，用戶更喜歡采用靜態(tài)顯示電路。靜態(tài)顯示主要用于BCD碼顯示。

4.2.1并行接口靜態(tài)顯示電路及程序設(shè)計(jì)
 圖4.3（見附錄）所示LED數(shù)碼管是共陰極接法的6位BCD碼靜態(tài)顯示電路原理圖。74LS244為總線驅(qū)動(dòng)器，6位數(shù)字顯示共用一組總線，每個(gè)LED顯示模塊均有一個(gè)鎖存器（74LS273），用來鎖存待顯示的數(shù)據(jù)。當(dāng)被顯示的數(shù)據(jù)由MOVX指令從P0口徑74LS244傳送到各鎖存器的輸入端后，到底哪一個(gè)鎖存器選通，取決于地址譯碼器74LS138各輸出位的狀態(tài)。總線驅(qū)動(dòng)器74LS244由 WR和P2.7控制，當(dāng)WR和P2.7同時(shí)為低電平時(shí)，74LS244打開，將P0口上的數(shù)據(jù)傳送到各個(gè)顯示模塊的鎖存器上。在圖4.3（見附錄）所示的顯示系統(tǒng)中，從左到右各顯示位的地址依次為4000H,4001H,4002H,4003H,4004H,4005H。靜態(tài)顯示電路的最大優(yōu)點(diǎn)是只要不送的數(shù)據(jù)，則顯示值就不會(huì)改變，且單片機(jī)不用像動(dòng)態(tài)顯示那樣不間斷地進(jìn)掃描，因而就節(jié)省了大量可觀的機(jī)器時(shí)間，適用于工業(yè)過程控制作用于智能化儀器。
 它與前面曾談到的動(dòng)態(tài)顯示程序一樣，此系統(tǒng)BCD七段顯示碼的轉(zhuǎn)換也必須用軟件完成。設(shè)6位BCD碼顯示緩沖區(qū)首地址為40 H，并且要顯示的6位BCD碼已經(jīng)存放在上述3個(gè)單元中，6位靜態(tài)顯示程序如下:
ORG    8000H
SIXP:   MOV     R0    ,  #40H          ；顯示緩沖區(qū)首地址送的R0
        MOV     43H   ,  #03H          ；設(shè)置循環(huán)次數(shù)                                                                                                                                                    
        MOV     DPTR  ,  #4000H        ；顯示地址指針?biāo)虳PTR                                                                                                                                                                                                                                    
           MOV     A     ,  @0F0H
           RR      A
           RR      A
           RR      A
 RR      A
           ADD     A     ,  #11H
           MOVC    A     ,  @A+PC
           MOVX    @DPTR ,  A
           MOV     A     ,  @R0           ；取BCD低4位，送去顯示
           ANL     A     ,  #0FH
           INC     DPH
           ADD     A     ,  #08H   
           MOVC    A     ,  @A+PC
           MOVX    @DPTR ,  A
           INC     R0                     ；求下一個(gè)要顯示的BCD碼地址
           INC     DPH                    ；求顯示地址指針
 　　　　　 DJNZ    43H   ,   LOOP         ；
            RET
 SEG：DB   3FH ,06H ,5BH  ；對應(yīng)數(shù)碼為：0  ,1  ,2 ,
 4FH ,6BH ,6DH             ；對應(yīng)數(shù)碼為：3  ,4  ,5 ,
 7DH ,07H ,7FH             ；對應(yīng)數(shù)碼為：6  ,7  ,8 ,        
 67H ,77H ,7CH             ；對應(yīng)數(shù)碼為：9  ,A  ,b ,        
 39H ,5EH ,79H             ；對應(yīng)數(shù)碼為：c  ,d  ,E ,
 71H ,80H ,40H             ；對應(yīng)數(shù)碼為：f  ,.  ,－,
 00H,73H                   ；對應(yīng)數(shù)碼為：滅  , p
 
4.2.2串行接口靜態(tài)顯示電路及程序設(shè)計(jì)
我們來設(shè)計(jì)一個(gè)采串行接口的串行靜態(tài)顯示電路，如圖4.4（見附錄）所示其中LED數(shù)碼管是共陽極接法。在該圖中，串行口仍工作于方式0。RXD作為輸出端接到移位寄存器74LS164的兩個(gè)輸入端A 和B，前一個(gè)移位寄存器的輸出端QH與下一個(gè)移位寄存器的輸入端A、相連，這樣首尾相接，直到傳送6位顯示數(shù)為止。當(dāng)顯示完以后，先送出的數(shù)顯示在最右邊一位，最后送出的數(shù)顯示在最左端一位，所以在顯示緩沖區(qū)存數(shù)時(shí)要特別注意。設(shè)顯示緩沖區(qū)地址為40～45H，         ORG    9000H
SCDISP： SETB   P3.2                       ； 開放顯示模塊傳送
         MOV    R3    ,   #06H             ； 顯示位數(shù)送R3
         MOV    R0    ,   #40H             ； 顯示緩沖區(qū)首地址送R0
LOOP0：  MOV    A     ,   #R0              ； 取要顯示的數(shù)
         ADD    A     ,   #0DH
         MOVC   A     ,   @A+PC            ； 取顯示碼
         MOV    SBUF  ,   A                ； 串行口輸出字形    
         MOV    TI    ,   LOOP1            ； 判串行傳送是否結(jié)束                                                                                                                                                                                                                                                                                         
         CLR    TI
 INC    R0                         ； 判向下一個(gè)顯示緩沖單元 
         DJNA   R3    ,   LOOP0      
         RET
TABLE：  DB  0C0H , 0F9H , 0A4H    ；對應(yīng)數(shù)碼為：0 , 1 , 2 ,
             0B0H , 99H  ,  92H    ；對應(yīng)數(shù)碼為：3 , 4 , 5 ,
             82H  , 0F8H ,  80H    ；對應(yīng)數(shù)碼為：6 , 7 , 8 ,
             90H  , 88H  ,  83H    ；對應(yīng)數(shù)碼為：9 , A , b ,
            0C6H , 0A1H ,  86H    ；對應(yīng)數(shù)碼為：c , d , E ,
             5EH  , 7FH  ,  0BFH   ；對應(yīng)數(shù)碼為：F , . , －,
             0FFH                  ；對應(yīng)數(shù)碼為：不顯示即為喑
 CLR      P3.2         ；顯示結(jié)束，關(guān)閉顯示模塊傳送     

　第五章　畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)

 經(jīng)過這兩個(gè)多月來的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。使我收獲不少，通過這些畢業(yè)設(shè)計(jì)，我鞏固了已經(jīng)學(xué)過的MCS-51匯編語言程序設(shè)計(jì)，并且掌握了數(shù)碼管顯示技術(shù)重要原理。使我初步理解了LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示技術(shù)。動(dòng)態(tài)顯示就是單片機(jī)定時(shí)地對顯示模塊件進(jìn)行掃描，在這種顯示方法中，顯示模塊件分時(shí)工作，每次只能有一個(gè)器件顯示。但由于人視覺的暫留現(xiàn)象，所以仍感覺所有的器件都在顯示。靜態(tài)顯示是由單片機(jī)一次輸出顯示后，就能保持該顯示結(jié)果不變，直到下次送新的顯示模型為止。動(dòng)態(tài)顯示占用機(jī)時(shí)長，只要單片機(jī)不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。這種顯示將使計(jì)算機(jī)的開銷太大，所以，在以工業(yè)控制為主的單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用較少。靜態(tài)顯示占用機(jī)器時(shí)間少，顯示可靠，因而在工業(yè)過程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。這種顯示方法的缺點(diǎn)是使用元件多，且線路比較復(fù)雜，因而成本也比較高。
 
致　謝

　　經(jīng)過這兩個(gè)多月我終于獨(dú)立完成了本論文，在此我特別感謝嚴(yán)青老師在我遇到困難的時(shí)候給予我耐心的指導(dǎo)和幫助。特別是嚴(yán)老師他那嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神以及求真務(wù)實(shí)的工作態(tài)度，使我受益非淺，這將對我以后的工作和學(xué)習(xí)起到很好的啟發(fā)和教育作用。在此我向嚴(yán)老師深深地表示感謝。
 
 
 
參考文獻(xiàn)

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