led数码管显示技术研究毕业论文Word文档下载推荐.doc
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本论文研究将LED数码管显示与单片机相结合,分析了LED数码管的显示方式及原理,用protues软件仿真设计了合适的硬件电路,并用Keil软件编写了相应的程序,最终焊制了对应的电路板,与仿真结果一致,达到了预期的目标,说明本驱动电路与相应的程序设计是行之有效的。
关键词:
LED数码管;
protues;
KEIL;
动态扫描驱动
Abstract
ABSTRACT
LEDdigitaldisplaytubesplayaveryimportantroleinhuman-computerinteraction,whichhavetheadvantagessuchas:
longservicelifeandlowcost.Therefore,theyhaveimportantapplicationsinthefieldofindustrialcontrol,mainlytodisplaynumericalvalues.ThispaperstudiesthecombinationofLEDdigitaltubesandsinglechipmicrocomputer,analyzethedisplaymodeandprincipleofLEDdigitaltubesanduseProtuessoftwaretodesignappropriatehardwarecircuit,andwritethecorrespondingprogramwithKeilsoftware.Finally,Ihaveweldedthecorrespondingcircuitboard,whichisconsistentwiththesimulationresults,toachievethedesiredgoal.Soitisprovedthatthisdesigneddrivercircuitsandthecorrespondingprogramsareeffective.
Keywords:
LEDdigitaltubes;
protues;
KEIL;
Dynamicscandrive
目录
目录
摘要 I
ABSTRACT II
目录 I
第1章绪论 1
1.1LED数码管的分类 1
1.1.1共阳极LED数码管 1
1.1.2共阴极LED数码管 2
1.2LED数码管的显示方式 2
1.2.1动态扫描驱动 2
1.2.2静态显示驱动 3
第2章设计方案简介 5
2.1段选码推导 5
2.2驱动原理及框架 6
2.2.1驱动原理 6
2.2.2驱动设计框图 7
第3章硬件设计 9
3.1驱动电路 9
3.274LS373地址锁存器 9
第4章软件设计 13
4.1程序设计思路 13
4.1.1数码管发生器 13
4.1.2扫描代码 13
4.2单片机定时器和中断 14
4.2.1定时器/计数器 14
4.2.2中断 15
4.3Keil程序编写 16
第5章设计结果与总结 19
5.1protues仿真 19
5.1.1仿真实验改进 20
5.1.2建立KEIL和PROTEUS项目的过程 22
5.2电路板制作 22
5.2.1电路板电路图 22
5.2.2焊接电路板 23
5.2.3LED数码管显示效果图 23
5.3总结与展望 24
参考文献 27
致谢 29
附录A:
作者在校期间发表的论文 31
附录B:
KEIL相关程序 33
35
LED数码管显示技术研究
第1章绪论
发光二极管简称为LED,由镓(Ga)与砷(As)、氮(N)、磷(P)、铟(In)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时辐射出可见光,因而可用来制成发光二极管。
发光二极管可以被用在电路和仪器中作为指示灯,或者组成文字和数字进行显示。
LED数码管是由7个发光二极管组成一个“日”形,可以共阴极,也可以共阳极,引线已在内部连接完成,所以只需要引出它们的公共电极。
用适当的解码电路编译所需要达到的显示要求,并用得到的编译信息来接通相对应的发光二极管而形成相应的显示图像,这就是它的工作原理。
基本的LED数码管是由7个条状的发光二极管按图1所示排列而成,可以实现数字"
0~9"
及少量字符的显示,同时,为了可以显示小数点,增加了1个点状的发光二极管,因此LED数码管就由8个发光二极管组成,我们把这些发光二极管分别命名为”a,b,c,d,e,f,g,dp”,排列方式如下图1所示。
图1
1.1LED数码管的分类
LED数码管按各个发光二极管电极的连接方式分为共阳数码管和共阴数码管两种。
1.1.1共阳极LED数码管
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接在一起形成公共阳极(COM)的数码管共阳数码管在应用时应该将公共极COM接+5V,某一字段发光二极管的阴极变为低电平时,相应的字段就被点亮。
某一字段的阴极变为高电平时,相应字段就不会亮。
共阳数码管内部连线图如图1-1所示。
图1-1共阳极LED数码管
1.1.2共阴极LED数码管
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接在一起形成公共阴极(COM)的数码管。
共阴数码管在应用时应该将公共极COM接到地线GND上,某一字段发光二极管的阳极变为高电平时,相应字段就被点亮。
某一字段的阳极变为低电平时,相应字段就不会亮。
共阴数码管内部连线图如图1-2所示。
图1-2共阴极LED数码管
1.2LED数码管的显示方式
要使LED数码管能够正常显示,就要采用适当的驱动电路来驱动LED数码管的各个段码,从而显示出我们需要的数字,因此根据数码管的驱动方式不同,可以分为静态显示驱动和动态扫描驱动两类。
1.2.1动态扫描驱动
数码管动态显示接口是单片机应用中最为广泛的驱动显示方式之一,它是将数码管的8个显示字样"
a,b,c,d,e,f,g,dp"
的同名端连接在一起,然后再为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路,并使位选通由各自独立的I/O线控制,单片机输出某个字形码时,所有数码管都会接收到相同的字形码显示条令,但究竟是哪个数码管会显示出字形,取决于单片机对位选通COM端电路的控制情况,所以我们只需将要显示数码管的选通控制端打开,该位就会显示出字形,没有被选通的数码管就不会亮,分时轮流控制各个数码管的COM端,就会使各数码管实现轮流受控显示,这就是所谓的动态扫描驱动。
在轮流显示的过程中,每位数码管点亮时间为1~2ms,同时,由于人的视觉暂留以及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各个数码管并非被同时点亮,但只要扫描速度足够快,给人的感觉就是一组稳定的显示数据,不会有闪烁的视觉感受,动态显示的效果和静态是一样的,同时能够节省大量的I/O端口,而且功耗更低。
1.2.2静态显示驱动
静态显示驱动是指将每个数码管的每个段码都用一个单片机的I/O端口来进行驱动。
静态显示驱动的优点是编程简单而且显示的亮度高;
缺点是占用I/O端口过多,如驱动5个数码管的静态显示需要5×
8=40根I/O端口来驱动(要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个),实际应用时必须增加译码驱动器来进行驱动,这样会进一步增加硬件电路的复杂性。
第2章设计方案简介
2.1段选码推导
LED数码管是通过发光二极管来显示字段的显示器件。
在单片机应用系统中通常使用七段LED,这种显示器分为共阴极与共阳极两种。
图2-1所示为共阴极LED数码管及其管脚示意图。
图2-1LED数码管及其管脚示意图
本次论文采用的是动态扫描驱动显示的方式,将LED数码管与单片机连接时,只需将一个8位并行输出口与显示器的发光二极管引脚相连即可。
将多位七段LED数码管与单片机连接时,把所有LED的相同的段选线并联在一起,共八段,由一个八位的I/O口控制,而每一位LED数码管的共阳或者共阴的公共端则由另外一个I/O口控制。
那么段选码的推导过程如下:
(1)要显示字母C——则a、f、e、d灯被点亮。
(2)因为共阴——所以a、f、e、d送“1”时才亮。
(3)段选码dp-a依次为——。
由于所有位相同的字段,段选码都是由同一个I/O控制,因此,在每一个瞬间,多位LED只可显示相同的字符。
要想每位LED显示不同的字符,则必须采用动态扫描显示的方式,即在每个瞬间只允许一位显示相应的字符。
于是增加了位选控制端,在此瞬间,位选控制I/O口在该显示位送入选通电平(共阴极送低电平、共阳极送高电平)以确保该位显示相应的字符,段选控制I/O口输出相应的字符段选码。
这样轮流,使每位显示该位应该显示的字符,由于人眼的视觉暂留特性,所以即使不断地循环送出相应的段选码和位选码,仍然可以获得稳定的视觉显示状态,这就要求每一位LED在一秒钟内被点亮次数不少于30次,其视觉显示效果就和被一直点亮相差不多。
2.2驱动原理及框架
2.2.1驱动原理
LED数码管的显示方式分为静态和动态显示两种。
静态显示方式,即8段LED数码管在显示某一数码时,加在数码管上的段码保持不变,直至换显其他数码为止。
这样数码管的每一段就都应由一条输出线来控制,那么显示每一位数码就需要8根输出线,N位显示则需Nx8根输出控制线,占用较多I/O资源。
如图2-2所示,以3位并行扩展静态显示电路为例,输出3位,就需要3x8=24根输出控制线。
图2-23位LED静态显示电路
为了解决静态显示占用I/O资源较多的问题,多位显示时通常采用动态扫描驱动显示的方式。
动态显示是将所有数码管相同的段码线并联在一起,通过一个8位的输出口进行控制,每位数码管的公共端分别由一个I/O线控制,如图2-3所示。
显示不同的数码时,由位线控制各位来轮流显示。
位线控制某位选通时,该位应显示数码的段码被同时加在段码线上,轮流显示的速度较快(每秒24次以上),由于人眼的视觉暂留,看起来就像所有位同时显示一样,这样我们就可以看到稳定的图像了。
动态扫描驱动显示的方法能够驱动较多的LED,控制方式相对比较灵活,而且能够节省大量单片机的资源。
图2-3动态显示LED数码管连接方式
采用动态扫描方式进行扫描显示时,显示数据通常被存储在单片机的存储器中,按8位一个字节的形式进行顺序排放。
显示时,把一列中各行的数据都传送到对应的行驱动器上去,这就存在一个传输显示数据的问题。
控制电路到行驱动器的数据传输,可以采用并行的
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