显示器接口设计

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1、显示器接口设计 在单片机系统中，常用的显示器有：发光二极管显示器，简称LED(Light Emitting diode)；液晶显示器，简称LCD(Liquid crystal Display);荧光管显示器。近年来也开始使用简易的CRT，显示一些汉字及图形。前三种显示器都有两种显示结构；段显示(7段，“米”字型等)和点阵显示(57，58，88点阵等)。而发光二极管显示又分为固定段显示和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。 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，必须有外光源。 一、 LED段显示器结构与原理 LED显示块是由发光二极

2、管显示字段组成的显示器，有7段和“米”字段之分。这种显示块有共阳极和共阴极两种。如图所示： 共阴极LED数码管的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。同样，共阳板LED数码管的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压。当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。图中的两个显示块都有dp显示段，用于显示小数点。7段LED的字型码如表所示，由于只有7个段发光二极管，所以字型码为一个字节。 二、 LED显示器及显示方式由N片LED数码管可拼接成N位LED显示器。是4位LED显示器的结构原理图

3、。 N位LED显示器有N根位选线和8N根段选线。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。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。 LED显示器有静态显示和动态显示两种显示方式，分述如下： LED静态显示方式 LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极(或共阳极)连接在一起并接地(或十5V)；每位的段选线(adp)分别与一8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，直到显示另一个字符为止。也正因为如此，静态显示器的亮度都较高。图所示为一个四位静态LED显示器电路。该电路各位可独立

4、显示，只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持相应的显示字符。由于各位分别由一个8位输出口控制段选码，故在同一时间里，每一位显示的字符可以各不相同。这种显示方式接口，编程容易，管理也简单付出的代价是占用口线资源较多。如果显示器位数增多，则静态显示方式更是无法适应。因此在显示位数较多的情况下，一般都采用动态显示方式。 LED动态显示方式 在多位LED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起，由一个8位IO口控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的IO口线控制，实现各位的分时选通。图所示为一个4位7段LED动态显示器电路原理图。其中段选线占用一个

5、8位IO口，而位选线占用一个4位IO口。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，如果各位位选线都处于选通状态的话，4位LED将显示相同的字符。若要各位LED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，同时，段选线上输出相应位要显示字符的字型码，这样同一时刻，4位LED中只有选通的那一位显示出字符，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，则同一时刻，只有选通位显示出相应

6、的字符，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要显示的字符，虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于人眼有视觉暂留现象，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。LED不同位显示的时间间隔可以通过定时中断完成。如对8位LED显示器，扫描显示频率为50Hz，假若显示一位保持1ms时间则显示完所有8位之后，只需8ms，于是另外12msCPU完全可以处理其它工作。上述保持1ms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，因为毕竞要受限于临界闪

7、烁频率，而且此时间越长，占用CPU时间也越多。另外，显示位增多，也将占用大量的CPU时间，因此动态显示实质是以牺牲CPU时间换取元件和能耗的减少。三、应用举例例1：动态显示由8255构成 若8255地址为：PA口：7FFCH、 PC口：7FFEH、 控制口：7FFFHA口输出字型码，C口输出位码，扫描实现动态显示。显示子程序如下：8255控制字：A口、C口输出方式 ，1 00 0 0 0 0 0 B=80H设置显示缓冲区：7AH 7FH 数码管6数码管5数码管4数码管3数码管2数码管1 7FH 7EH 7DH 7CH 7BH 7AHDISP:MOVA,#80H;设置8255的A、C口为输出MO

8、VDPTR,#7FFFH;MOVXDPTR,A;MOVR0,#7AH;显示缓冲区首地址MOVR3,#01H;位码，最右边一位先亮MOVA,R3;DIS0:MOVDPTR,#7FFEH;先输出位码MOVXDPTR,A;MOVDPTR,#7FFCH;MOVA,R0;取待显示的数ADDA,#13;加上偏移量MOVCA,A+PC;取段码MOVXDPTR,A;输出段码ACALLDEL1ms;延时INCR0;取下一个要显示的数MOVA,R3;JBACC.5,DISEND;6位显示完了吗？RLA;下一个位码MOVR3,A;AJMPDIS0;点亮下一个数码管DISEND:RET;子程序结束DATA:DB0C0

9、H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ；段码表 0 1 2 3 4DB92H,82H,0F8H,80H,90H ；5 6 7 8 9DB88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH；A B C D E FDB0FFHR0:显示缓冲区指针 R3:位码例：在低5位显示89C51MOVR0,#7AH;显示区首地址MOVA,#01H;送第一个数MOVR0,A;INCR0; 送第二个数MOVA,#05H;MOVR0,A;INCR0; 送第三个数MOVA,#0CH; MOVR0,A;INCR0; 送第四个数MOVA,#09H; MOVR0,A;INCR0; 送第五个数MOVA,#08H;MOVR

10、0,A;INCR0; 送第六个数MOVA,#10H;MOVR0,A;LCALL DISP;调显示子程序例2：以MC14499为核心的动态显示1 14499简介14499是公司生产的一种较新的串行码输入 十进制码输出的集成电路,一片14499可直接驱动和控制4个七段显示器,由于采用了动态扫描的显示方式,因此其功耗较低。14499的管脚分布如图1所示。 各管脚说明如下:,:七段码及小数点输出;14:字位选择输出;:外接电容端,其电容量大小决定了片内振荡器的振荡频率,即显示电路的扫描频率; : 串行数据输入端;: 时钟输入端,提供串行接收的控制时钟信号;: 使能端,为0时,14499允许接收串行数据

11、;置位时（为1）,14499禁止接收串行数据,并将片内移位寄存器中的数据送至锁存器中锁存。14499由移位寄存器、锁存器、多路输出器、译码驱动器及振荡器等部分组成。移位寄存器保存外部串行输入的数据,锁存器保存显示器所要显示的数据,两者中的数据均以码形式保存。由多路输出器从锁存器取出的数据被输送到译码驱动器,经译码驱动后被送到及p八个管脚上。片内振荡器产生的振荡信号经四分频后送到14四个位控制输出管脚上,以提供对显示器的轮流扫描。14499串行数据输入的时序图如图2所示： 在时钟信号的下降沿,串行数据被送入片内的移位寄存器。14499内接收数据的移位寄存器为20位,这20位数据分为四组码和一组小

12、数点选择位。各小数点的相应位为“1”时小数点显示,为“0”时熄灭。14499每次可接收的串行数据最多为20位,而8951单片机由于是8位机,每次送出的数据并非一定是20位,因此14499每次接收的数据可能多于或少于20位。当8951单片机送出的数据多于20位时,14499接收的将是最后20位数据,20位以前多余的数据在移位过程中被后来的数据挤出;当8951单片机送出的数据少于20位时,14499在接收移位过程中将保留一部分移位寄存器中原来的数据。892051单片机每次发送完数据后,必须将14499使能端置位。这是因为14499进行译码输出的并非是其移位寄存器内的数据,而是其锁存器内的数据。将使

13、能端置位有两个作用:第一,禁止14499再接收外来数据;第二,将移位寄存器内的数据送入锁存器中,以提供译码输出。在下面驱动程序中,均假设小数点选择位、段码1、段码2、段码3、段码4以压缩码的形式存放于以为首地址的单片机内部中。2硬件图如下：3显示子程序：:1.0 ;复位,允许14499接收数据0,#;设置数据区首址 1,#03;送三个字节38=24E:,0；取八位ENDB;发送一个字节0 ;继续发送后续数据1,EN1.0;置位,禁止14499接收数据,并将片内移位寄存器的数据送至锁存器中锁存ENDB:2,#08；送一个字节END1:1.1 ;置位;逐位从累加器中取出数据1.2,;串行数据被送至端1.1 ;复位,在的下降沿,；数据被送入14499的移位寄存器2,END1；返回例3：静态显示由串行口方式0和移位寄存器构成17 / 17文档可自由编辑打印