单片机课程设计例题3-七段LED数码管的控制

七段数码管的工作原理数码管是一种常见的电子显示装置，由七个发光二极管组成。

每个发光二极管代表一个数字，通过控制其发光状态来显示相应的数字。

数码管的工作原理如下：1. 极性：数码管的两个引脚分别为正极和负极。

正极连接到电源的正电压，一般为3.3V或5V。

负极则连接到晶体管驱动器或控制板的相应引脚。

2. 控制晶体管：数码管内部的发光二极管需要通过晶体管进行驱动才能发光。

晶体管根据输入的信号控制其导通或截断，从而控制对应的发光二极管是否发光。

3. 共阴极和共阳极：数码管可以分为共阴极和共阳极两种类型。

共阴极的数码管，负极对应的是所有LED共连接的一根引脚，而正极则是控制每个发光二极管的引脚。

共阳极的数码管则相反。

4. 逻辑高和低：数码管的驱动通常使用逻辑信号控制。

逻辑高（通常为3.3V或5V）表示该发光二极管导通，发光；逻辑低（通常为0V）表示该发光二极管截断，不发光。

5. 输入信号：控制数码管显示的输入信号可以是来自于微控制器、时钟发生器或计数器等。

通过改变输入信号的状态和频率，可以实现不同的数字显示。

6. 多位数码管：如果需要显示多位数字，则可以通过多个数码管的分段共用实现。

每个数码管依次显示一个数字的对应段，通过快速切换显示，使得人眼看到的是多位数字。

7. 刷新率：数码管的刷新率指的是完成一个完整显示周期所需要的时间。

刷新率较高可以减轻人眼的闪烁感，提高显示的稳定性。

综上所述，七段数码管通过控制每个发光二极管的导通与截断来显示相应的数字。

通过逻辑信号、输入信号和刷新率的控制，可以实现不同数字的动态显示。

11.试设计一个0000000能驱动七段共阴极LED数码管的译码电路00000000一、设计要求：00000000（1）要求：输入变量A、B、C来自计数器，按顺序000～111计数。

当ABC=000时，数码管全灭；以后要求依次显示H、O、P、E、F、U、L七个字母。

0000000（2）要求：输入变量A、B、C来自计数器，按顺序000～111计数。

当ABC=000时，数码管全灭；以后要求依次显示1、0、0、8、1、0、1（或1008102、103、104、105、111）七个数字（根据自己的班级号）。

00000000二、设计方案：000000001.设计原理及设计方案选择（宋体五号字）0000000（1）设计原理00000000①用一片74LS161芯片结合逻辑关系构成一个8进制计数器，其中最高位QD用非门输入到CLR端口，反馈复位构成8进制计数器。

0000000②通过逻辑关系，设计出电路图，其真值表如下：0000000脉冲次数QC QB QA U7 U4 U61 0 0 0 0 不显示不显示2 0 0 1 1 1 H3 0 1 0 2 0 O4 0 1 1 3 0 P5 1 0 0 4 8 E6 1 0 1 5 1 F7 1 1 0 6 0 U8 1 1 1 7 5 L③3-8译码器74LS138将输入信号QA、QB、QC译成输出信号Y0~Y7。

0000000④由逻辑关系对3-8译码器的输出信号进行逻辑计算，对数码管U4和U6进行控制。

00000000⑥外加一个数码管，起计数作用，可对QA、QB、QC输出的信号进行直接观测。

00000000（2）设计方案000000003-8译码器真值表：0000000C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70 0 0 0 1 1 1 1 1 1 10 0 1 1 0 1 1 1 1 1 10 1 0 1 1 0 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 0 1 1 1 11 0 0 1 1 1 1 0 1 1 11 0 1 1 1 1 1 1 0 1 11 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0要显示出“1008105”和“HOPEFUL ”，驱动数码管的引脚如下： 0000000显示“1008105”：00000000显示内容 A B C D E F G 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 8 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 51 0 1 1 0 1 1则可得： A=D=E=Y 0Y 1Y 5，B=Y 0Y 7，C=Y 0，F=Y 0Y 1Y 5Y 7 ，G=74Y Y 00000000显示“HOPEFUL ”:00000000显示内容A B C D E F G H 0 1 1 0 1 1 1 O 1 1 1 1 1 1 0 P 1 1 0 0 1 1 1 E 1 0 0 1 1 1 1 F 1 0 0 0 1 1 1 U 0 1 1 1 1 1 0 L0 0 0 1 1 1 0则可得：A=Y 0Y 1Y 6Y 7，B=Y 0Y 4Y 5Y 7，C=621Y Y Y ，D=Y 0Y 1Y 3Y 5，E=F=Y 0，G=Y 0Y 2Y 6Y 700000000（3）各部分电路00000000①时钟信号电路00000000时钟信号可由555集成电路组成，但在仿真时可直接由时0000000 钟电压源提供所需信号电压源。

实验三：七段数码管显示译码一、实验目的：1 设计并实现一个7段数码管控制接口，要求：在输入四位数据为0~15时，数码管显示0~F；2设计并实现一个两位7段数码管控制接口，实现输入八位二进制，结果由两位7段数码管显示功能。

3 熟悉ISE9.1软件中电路的设计仿真及综合实现方法；4 熟悉下载方法及实验系统调试方法。

二、实验原理七段数码管显示译码程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY hex2led ISPORT(hex : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0);ledout : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 downto 0));END hex2led;ARCHITECTURE rtl OF hex2led ISSIGNAL led :STD_LOGIC_VECTOR(6 downto 0);BEGINledout<= NOT led;WITH hex SELECTled<="1111001" when "0001","0100100" when "0010","0110000" when "0011","0011001" when "0100","0010010" when "0101","0000010" when "0110","1111000" when "0111","0000000" when "1000","0010000" when "1001","0001000" when "1010","0000011" when "1011","1000110" when "1100","0100001" when "1101","0000110" when "1110","0001110" when "1111","1000000" when others;END rtl;三、实验处理激励代码：tb : PROCESSBEGINhex<="0000";wait for 50 ns;for i in 0 to 15 loophex<=hex+1;wait for 50 ns;end loop;功能仿真图时序仿真图（图中黄线可以看出延时）延时报告：Data Sheet report:All values displayed in nanoseconds (ns) Pad to PadSource Pad |Destination Pad| Delay | hex<0> |ledout<0> | 5.963| hex<0> |ledout<1> | 5.963| hex<0> |ledout<2> | 5.963| hex<0> |ledout<3> | 5.958| hex<0> |ledout<4> | 5.963| hex<0> |ledout<5> | 5.958| hex<0> |ledout<6> | 5.958| hex<1> |ledout<0> | 5.963| hex<1> |ledout<1> | 5.963| hex<1> |ledout<2> | 5.963| hex<1> |ledout<3> | 5.958| hex<1> |ledout<4> | 5.963| hex<1> |ledout<5> | 5.958| hex<1> |ledout<6> | 5.958| hex<2> |ledout<0> | 5.963| hex<2> |ledout<1> | 5.963| hex<2> |ledout<2> | 5.963| hex<2> |ledout<3> | 5.958| hex<2> |ledout<4> | 5.963| hex<2> |ledout<5> | 5.958| hex<2> |ledout<6> | 5.958| hex<3> |ledout<0> | 5.963| hex<3> |ledout<1> | 5.963| hex<3> |ledout<2> | 5.963| hex<3> |ledout<3> | 5.958| hex<3> |ledout<4> | 5.963| hex<3> |ledout<5> | 5.958| hex<3> |ledout<6> | 5.958| ---------------+---------------+---------+可编程器件、拨码开关、与发光二极管关系#PACE: Start of PACE I/O Pin AssignmentsNET "hex<0>" LOC = "N17" ;NET "hex<1>" LOC = "H18" ;NET "hex<2>" LOC = "L14" ;NET "hex<3>" LOC = "L13" ;NET "ledout<0>" LOC = "B4" ;NET "ledout<1>" LOC = "A4" ;NET "ledout<2>" LOC = "D5" ;拨码开关状态数码管显示D1D2D3D4下下下下0下下下上1下下上下2下下上上3下上下下4下上下上5下上上下6下上上上7上下下下8上下下上9上下上下A 上下上上B 上上下下C 上上下上D 上上上下E 上上上上FNET "ledout<3>" LOC = "C5" ;NET "ledout<4>" LOC = "A6" ;NET "ledout<5>" LOC = "B6" ;NET "ledout<6>" LOC = "E7" ;设计表格记录实验结果，并分析其结果的正确性。

FPGA实验三七段数码管静态与动态显示实验报告实验目的：通过FPGA实现七段数码管的静态与动态显示，在FPGA上可实现对任意数字的显示和计数功能。

实验原理：七段数码管是一种能够显示数字的晶体管数字显示器件，它由七个LED数码管组成，每个数码管分别由a、b、c、d、e、f、g七个LED组成。

通过控制每个LED的亮灭情况，可以对任意数字进行显示。

七段数码管的静态显示是指每个数字的显示都是固定的，而动态显示则是通过快速地刷新七段数码管的显示，使得数字像是在变化。

在FPGA 中，可以通过时钟信号和计数器实现刷新，从而实现数字的动态显示。

实验过程：首先，将FPGA和七段数码管连接，在FPGA上选择适当的引脚连接到a、b、c、d、e、f、g七个数码管。

在FPGA中创建工程，并添加适当的引脚约束，以实现与七段数码管的连接。

然后，根据需要选择静态或动态显示。

静态显示：静态显示的原理是通过直接控制每个LED的亮灭情况，使得每个数字都可以被显示出来。

首先，需要定义每个数字对应的LED的状态（亮灭），例如数字0对应的LED状态可能为（1，1，1，1，1，1，0）等。

然后，通过FPGA的逻辑电路实现对应数字的显示。

动态显示：动态显示的原理是通过快速地刷新显示，使得数字在若干个数码管中切换，从而造成数字变化的视觉效果。

这里需要使用时钟信号和计数器来控制刷新。

首先，需要设计一个计数器，它的计数范围应该与显示数字的个数相同。

然后，通过时钟信号让计数器开始计数，并根据计数器的值选择对应的数字显示在七段数码管上。

通过控制计数器的计数速度和刷新频率，可以实现数字的动态显示。

实验结果：经过实验，我们成功地实现了七段数码管的静态显示和动态显示。

在静态显示中，我们可以通过FPGA的逻辑电路对七段数码管的每个LED进行控制，从而实现任意数字的显示。

在动态显示中，我们通过时钟信号和计数器实现了刷新功能，使得数字在七段数码管中快速地切换，从而呈现出动态的显示效果。

实验二七段数码管动态显示控制一、实验目的利用AT89S52和使用两位数码管显示器，循环显示两位数00-99。

其中P2.0和P2.1端口分别控制数码管的个位和十位的供电，当相应的端口变成低电平时，驱动相应的三极管会导通，+5V通过驱动三极管给数码管相应的位供电，这时只要P3口送出数字的显示代码，数码管就能正常显示数字。

二、实验要求1、使用两位数码管显示器，循环显示两位数00-99；2、具有电源开关和指示灯，有复位键；3、数码管动态显示，即扫描方式，每一位每间隔一段时间扫描一次。

字符的亮度及清晰度与每位点亮的停留时间和每位显示的时间内轮换导通次数有关。

三、实验电路四、实验器材AT89S52；动态扫描显示；共阳极数码管；电阻五、实验原理说明图1 AT89S52引脚图图2 共阳极七段数码管引脚图1AT89S52引脚图，说明如下：按照功能，AT89S52的引脚可分为主电源、外接晶体振荡或振荡器、多功能I/O 口、控制和复位等。

1．多功能I/O口AT89S52共有四个8位的并行I/O口：P0、P1、P2、P3端口，对应的引脚分别是P0.0 ～ P0.7，P1.0 ～ P1.7，P2.0 ～ P2.7，P3.0 ～ P3.7，共32根I/O线。

每根线可以单独用作输入或输出。

①P0端口，该口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

在作为输出口时，每根引脚可以带动8个TTL输入负载。

当把“1”写入P0时，则它的引脚可用作高阻抗输入。

当对外部程序或数据存储器进行存取时，P0可用作多路复用的低字节地址/数据总线，在该模式，P0口拥有内部上拉电阻。

在对Flash存储器进行编程时，P0用于接收代码字节；在校验时，则输出代码字节；此时需要外加上拉电阻。

②P1端口，该口是带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口，P1口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写“1”时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，此时可用作输入口。

1 设计内容及目标1.1设计题目用七段LED数码管显示倒计时1.2设计要求（1）用8255控制七段LED数码管。

（2）可选：用8254定时器显示时间。

（3）可选：可通过开关控制暂停计时、继续计时或时间清零。

1.3设计目的通过本学期对微机原理的学习，掌握的知识还停留在理论的上。

但是这是一门实践性较强的课程，让学生在学完该课程之后，进行一次课程设计，使学生将课堂所学的知识和实践有机结合起来，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实际问题的能力。

通过设计实践,培养学生查阅专业资料，工具书或参考书,了解有关工业标准，掌握现代设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。

通过设计，不但要培养和提高学生解决工程具体问题,动脑动手的技术工作能力，而且还要逐步建立科学正确的设计和科研思想，培养良好的设计习惯，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。

2 设计原理2.1设计思路本次课程设计的题目是用七段LED数码管来显示倒计时。

在这个设计中既要用到8255芯片，又要用到8254芯片对脉冲信号进行记数。

设定初始值，每隔一秒，秒钟数字减一，每过60秒分钟个位减一。

根据需要，需选择的芯片有8255、8259和8254。

2.2设计环境与器材（1）PC微机一台。

用于对程序的编写、编译和测试等，同时还需要对实验设备进行控制，提供整个程序的运行平台，并且收集和释放硬件信号，实现程序功能。

（2）微机原理实验箱一台。

此设备必须能提供8254、8255、8259和数码管等必要芯片，并且能通过接受PC机传来的信息，显示出相应的功能，以支持电子时钟的实现。

（3）导线若干条。

用于电路和芯片之间的连接。

2.3电路原理和主要芯片2.3.1电路工作原理首先利用程序硬性规定分、秒的起始时间为9。

然后通过8254计时器分频，并将以分得的频率接通8259中断控制器，进而通过CPU响应可屏蔽中断达到按秒计时的效果。

数码管控制原理
数码管是一种常见的数字显示器件，常用于电子设备中显示数字。

其控制原理是通过控制不同的LED管亮灭来显示不同的
数字。

下面将介绍数码管的基本控制原理。

数码管一般由七段LED管组成，每个段由一个LED管构成，
分别为a、b、c、d、e、f、g，还有一个小数点DP。

其中，a
至g分别对应表示数字0到9的七段LED管，根据不同的数
字需要，通过控制对应的LED管亮灭，就可以实现数字的显示。

数码管的控制原理是通过设置输入信号的高低电平来控制
LED管的亮灭状态。

通过二进制编码方式控制LED灯的亮灭，即给每个段分配一个二进制编码，通过控制不同编码的高低电平，使得对应段的LED管亮或灭。

例如，要显示数字1，则需要点亮b、c段，此时对应的控制
字码为0b00110000，其中高电平表示LED亮，低电平表示LED灭。

通过控制对应的段码信号，就可以控制数码管显示
相应的数字。

为了实现多个数码管同时显示不同的数字，需要使用译码器。

译码器可以将输入的二进制代码转换成数码管对应的段码信号。

通过在不同的段上施加高电平来实现对应的LED灯点亮，从
而显示不同的数字。

综上所述，数码管的控制原理是通过二进制编码和译码器，将
输入信号转换成对应的段码信号，从而控制数码管显示不同的数字。

七段数码管原理
七段数码管是一种常见的数字显示装置，由七个独立的LED（发光二极管）组成，分别表示数字0到9和一些字母。

每个LED段称为a、b、c、d、e、f、g，组合在一起形成了七段数码管。

以下是七段数码管的工作原理：
1.原理简述：七段数码管的每个LED段（a、b、c、d、e、f、g）可以通过控制对应的引脚来点亮或熄灭，从而形成特定的数字或字符。

2.共阳极和共阴极：七段数码管可分为共阳极（Common Anode）和共阴极（Common Cathode）两种类型。

在共阳极的数码管中，所有LED段的阳极连接到一起，并与正电源相连，而在共阴极的数码管中，所有LED段的阴极连接到一起，并与地（负电源）相连。

3.控制信号：为了显示特定的数字或字符，需要将适当的控制信号应用到七段数码管的引脚上。

共阳极的数码管通过向对应的LED段引脚提供低电平（0V）来点亮相应的段，而共阴极的数码管通过向对应的LED段引脚提供高电平（正电源电压）来点亮相应的段。

4.数字编码：为了显示数字0到9和其他字符，需要将相应的数字编码转换为对应的LED段控制信号。

可以使用译码器或微控制器等电路来实现数字到七段数码管控制信号的转换。

5.刷新频率：当需要显示多位数字时，可以通过快速交替刷新不同的数码管位来实现。

这样，每个数码管都会周期性地接收到控制信号，从而形成连续的数字显示效果。

需要注意的是，具体的七段数码管的接线和控制方式可能因型号和制造商而异。

因此，在使用七段数码管之前，建议查阅相应的规格书和引脚图，并遵循制造商的指南和建议进行正确的接线和控制。

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