器件：74hc595.
引脚说明：
SDA：数据输入口。
SH_CP：数据输入控制端，在每个SH_CP的上升沿, SDA口上的数据移入寄存器, 在SH_CP的第9个上升沿, 数据开始从QS移出。
ST_CP：数据置入锁存器控制端。
Q0～Q7：数据并行输出端。
数据从SDA 口送入74HC595 , 在每个SH_CP的上升沿, SDA口上的数据移入寄存器, 在SH_CP的第9个上升沿, 数据开始从QS 移出。如果把第一个74HC595的QS和第二个74HC595 的SDA 相接, 数据即移入第二个74HC595中,照此一个一个接下去, 可接任意多个。数据全部送完后, 给ST_CP一个上升沿, 寄存器中的数据即置入锁存器。此时如果EN 为低电平, 数据即从并口Q0～Q7输出, 把Q0～Q7 与LED的8 段相接, LED就可以实现显示了。要想软件改变LED的亮度, 只需改变EN的占空比就行了。
实验原理及内部结构：
如图所示：
74HC595 内含8 位串入、串/并出移位寄存器和8位三态输出锁存器。
寄存器和锁存器分别有各自的时钟输入(SH_CP和ST_CP) , 都是上升沿有效。
当SH_CP从低到高电平跳变时,串行输入数据(SDA) 移入寄存器;
当ST_CP从低到高电平跳变时, 寄存器的数据置入锁存器。
清除端(CLR) 的低电平只对寄存器复位(QS 为低电平) ,而对锁存器无影响。
当输出允许控制(EN) 为高电平时, 并行输出(Q0～Q7) 为高阻态, 而串行输出(QS) 不受影响。
74HC595 最多需要5 根控制线,即SDA、SH_CP、ST_CP、CLR 和EN。其中CLR 可以直接接到高电平, 用软件来实现寄存器清零; 如果不需要软件改变亮度, EN可以直接接到低电平, 而用硬件来改变亮度。把其余三根线和单片机的I/ O 口相接, 即可实现对LED 的控制。数据从SDA 口送入74HC595 ,在每个SH_CP的上升沿, SDA 口上的数据移入寄存器, 在SH_CP的第9个上升沿, 数据开始从QS 移出。如果把第一个
74HC595 的QS和第二个74HC595 的SDA 相接, 数据即移入第二个74HC595 中, 照此一个一个接下去, 可接任意多个。数据全部送完后, 给ST_CP 一个上升沿,寄存器中的数据即置入锁存器。此时如果EN 为低电平, 数据即从并口Q0～Q7 输出, 把Q0～
Q7 与LED 的8 段相接, LED就可以实现显示了。要想软件改变LED 的亮度, 只需改变EN 的占空比就行了。。LED 的亮度用PR1～PR3 的阻值来控制。P1 口的P115 、P116 、P117 用来控制LED 的显示，分别接到ST_CP、SH_CP和SDA 脚。
实验内容：
按下图连接器件：
程序如下所示：
LED数码管结构与工作原理 LED数码管的结构与工作原理 LED数码管(LED Segment Displays)是由8个发光二极管构成。按照一定的图形及排列封转在一起的显示器件。其中7个LED构成7笔字形，1个LED构成小数点(固有时成为八段数码管)LED数码管有两大类，一类是共阴极接法，另一类是共阳极接法，共阴极就是7段的显示字码共用一个电源的负极，是高电平点亮，共阳极就是7段的显示字码共用一个电源的正极，是低电平点亮。只要控制其中各段LED的亮灭即可显示相应的数字、字母或符号。 数码管位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等(及数码管的位数)，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。LED数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。 图1 这是一个7段两位带小数点 10引脚的LED数码管 图2 引脚定义 2位数码管实物图
图3 引脚示意图 每一笔划都是对应一个字母表示， DP是小数点. 要是数码管显示数字，有两个条件:1、是要在VT端(3/8脚)加正电源;2、要使(a,b,c,d,e,f,g,dp)端接低电平或“0”电平。这样才能显示的。 共阳极LED数码管的内部结构原理图图4: 图4 共阳极LED数码管的内部结构原理图 共阴极LED数码管的内部结构原理图: 图5 共阴极LED数码管的内部结构原理图 表1.1 显示数字对应的二进制电平信号
MAX7219是MAXIM公司生产的串行输入/输出共阴极数码管显示驱动芯片，一片MAX7219可驱动8个7段（包括小数点共8段）数字LED、LED条线图形显示器、或64个分立的LED发光二级管。该芯片具有10MHz传输率的三线串行接口可与任何微处理器相连，只需一个外接电阻即可设置所有LED的段电流。。它的操作很简单，MCU只需通过模拟SPI三线接口就可以将相关的指令写入MAX7219的内部指令和数据寄存器，同时它还允许用户选择多种译码方式和译码位。此外它还支持多片7219串联方式，这样MCU就可以通过3根线（即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线）控制更多的数码管显示。MAX7219的外部引脚分配如图1所示及内部结构如图2所示。 图1 MAX7219的外部引脚分配
图2 MAX7219的内部引脚分配 各引脚的功能为： DIN：串行数据输入端 DOUT：串行数据输出端，用于级连扩展 LOAD：装载数据输入 CLK：串行时钟输入 DIG0~DIG7：8位LED位选线，从共阴极LED中吸入电流 SEG A~SEG G DP 7段驱动和小数点驱动 ISET：通过一个10k电阻和Vcc相连，设置段电流 MAX7219有下列几组寄存器：（如图3） MAX7219内部的寄存器如图3，主要有：译码控制寄存器、亮度控制寄存器、扫描界限寄存器、关断模式寄存器、测试控制寄存器。编程时只有正确操作这些寄存器，MAX7219才可工作。
图 3 MAX7219内部的相关寄存器 分别介绍如下： （１）译码控制寄存器（X9H） 如图4所示，MAX7219有两种译码方式：B译码方式和不译码方式。当选择不译码时，8个数据为分别一一对应7个段和小数点位；B译码方式是BCD译码，直接送数据就可以显示。实际应用中可以按位设置选择B译码或是不译码方式。 图4 MAX7219的译码控制寄存器 （２）扫描界限寄存器（XBH）
单片机驱动数码管显示实验报告 学校：三亚学院 专业名称：测控技术与仪器 班级： 1301班 姓名：刘金坤 日期： 2015/05/08
实验四单片机驱动数码管显示 一实验目的 1 学习单片机驱动数码管动态显示的电路设计和编程方法 二实验原理 1、单片机系统中常用的显示器有：发光二极管LED(Light Emitting Diode)显示器、液晶LCD(Liquid Crystal Display)显示器、CRT显示器等。LED、LCD显示器有两种显示结构：段显示和点阵显示。 七段数码管显示 为了显示数字或字符，必须对数字或字符进行编码。七段数码管加上一个小数点，共计8段。因此为LED显示器提供的编码正好是一个字节。字母一般用米字型。 编码表： 七段数码管对应八位由低到高：a,b,c,d,e,f,g,dp 例：数码管显示2则要点亮a,b,g,e,d段，对应的八位是01011011
数码管动态显示方式是将所有显示位的段选择线并联在一起，有统一的I/O资源来控制。各个数码管公共端也有I/O资源来控制，分时的选通各个数码管进行动态显示。每个瞬间只能选通一个数码管，人眼的暂留时间为0.1s，每个数码管的选通时间必须在0.1s以内，通常选择15ms~20ms。电路图见实验附图。 三实验内容 理解动态显示电路图，参考驱动程序，单片机P0口作段码输出控制，P1口作位码控制，使单片机驱动6个7段数码管输出实验当天年、月、日六位数字。 四、实验步骤 （1）单片机最小应用系统1的P0口接段码口a～h，P1口接位码口S1～S6。 （2）在KEIL软件下编写程序并调试，完成实验内容要求。 （3）下载程序，通过实验箱验证设计电路和编写的程序是否达到实验要求。 下载程序，通过实验箱验证设计电路和编写的程序是否达到实验要求。 五参考程序与电路 数码管动态显示电路图（数码管位选信号为高电平，段选信号为高电平）
//自己做项目写的2*4点阵屏驱动，分享给大家，基于STC15单片机 点阵屏如上图所示 #include "stc15w4k32s4.h" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //定义Max7219端口 sbit Max7219_pinCLK = P1^7; sbit Max7219_pinCS = P1^6; sbit Max7219_pinDIN = P1^5; void Write_Max7219_byte(uchar DATA); //向MAX7219(U3)写入字节void Write_Max7219(uchar address,uchar dat); //向MAX7219写入数据 void Init_MAX7219(void); //初使化函数 void Display_1(uchar dat); //1号屏显示数字 void Display_2(uchar dat); //2号屏显示数字 void Display_3(uchar dat); //3号屏显示数字 void Display_4(uchar dat); //4号屏显示数字 void Display_5(uchar dat); //5号屏显示数字 void Display_6(uchar dat); //6号屏显示数字 void Display_7(uchar dat); //7号屏显示数字
void Display_8(uchar dat); //8号屏显示数字、 /* 8个点阵驱动程序 */ uchar code disp1[38][8] ={ {0x00,0x30,0x48,0x48,0x48,0x48,0x48,0x30}, //0 {0x00,0x10,0x30,0x10,0x10,0x10,0x10,0x38}, //1 {0x00,0x78,0x08,0x08,0x78,0x40,0x40,0x78}, //2 {0x00,0x78,0x08,0x08,0x78,0x08,0x08,0x78}, //3 {0x00,0x10,0x30,0x50,0x78,0x10,0x10,0x10}, //4 {0x00,0x78,0x40,0x40,0x78,0x08,0x08,0x78}, //5 {0x00,0x78,0x40,0x40,0x78,0x48,0x48,0x78}, //6 {0x00,0x7C,0x04,0x08,0x10,0x10,0x10,0x10}, //7 {0x00,0x78,0x48,0x48,0x78,0x48,0x48,0x78}, //8 {0x00,0x78,0x48,0x48,0x78,0x08,0x08,0x78}, //9 {0}, //显示空白10 {0x00,0x00,0x00,0x00,0x7e,0x00,0x00,0x00}, //显示负数符号11 {0x00,0x7C,0x40,0x40,0x7C,0x40,0x40,0x7C}, //E 12 {0x00,0x78,0x44,0x44,0x7C,0x48,0x48,0x44}, //R 13 {0x10,0x28,0x44,0x44,0x44,0x7C,0x44,0x44}, //A 14 {0x00,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x78}, //L 15 {0x00,0x70,0x88,0x80,0x80,0x80,0x88,0x70}, //C 16 }; //-------------------------------------------- //功能：向MAX7219(U3)写入字节 //入口参数：DATA //出口参数：无 //说明： void Write_Max7219_byte(uchar DATA) { uchar i; Max7219_pinCS=0; for(i=8;i>=1;i--) { Max7219_pinCLK=0; Max7219_pinDIN=DATA&0x80; DATA=DATA<<1; Max7219_pinCLK=1; } } //------------------------------------------- //功能：向MAX7219写入数据 //入口参数：address、dat
[转]7段数码管管脚顺序及译码驱动集成电路74LS47，48 7段数码管管脚顺序及译码驱动集成电路74LS47，48 这里介绍一下7段数码管见下图7段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两个极，那共阴就是把abcdefg 这7个发光二极管的负极连接在一起并接地；它们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS48的相对应的驱动端上（也是abcdefg）！此时若显示数字1，那么译码驱动电路输出段bc为高电平，其他段扫描输出端为低电平，以此类推。如果7段数码管是共阳显示电路，那就需要选用74LS47译码驱动集成电路。共阳就是把abcdefg的7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上，其余的7个负极接到74LS47相应的abcdefg输出端上。无论共阴共阳7段显示电路，都需要加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了！限流电阻的选取是：5V电源电压减去发光二极管的工作电压除上10ma到15ma得数即为限流电阻的值。发光二极管的工作电压一般在1.8V--2.2V，为计算方便，通常选2V即可！发光二极管的工作电流选取在10-20ma，电流选小了，7段数码管不太亮，选大了工作时间长了发光管易烧坏！对于大功率7段数码管可根据实际情况来选取限流电阻及电阻的瓦数！74ls48引脚图管脚功能表 74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中，下面我就给大家介绍一下这个元件的一些参数与应用技术等资料。74ls48引脚功能表—七段译码驱动器功能表http://www.51hei. com/chip/312.html74LS47引脚图管脚功能表：
驱动大尺寸数码管的方法与电路 相信大家都见过数码管，数码管上面有abcdefg七个笔画，构成一个“日”字，一般还有一个小数点dp。 数码管的外形有不同的大小，其度量标准是其中“日”字的高度，单位一般都是英寸。 市场上数码管的尺寸范围一般为0.25~8 英寸。 图片链接：https://www.doczj.com/doc/948714780.html,/%D7%F6%B6%F8%C2%DB%B5%C0/album/驱动大尺寸数码管 在实验室中，常见的数码管是0.5 英寸的，它的高和宽分别为0.7 英寸和0.5 英寸。 这种数码管，每个笔画的内部，仅仅含有一个LED，驱动一个笔画，和驱动一个普通的发光二极管无异。 在大厅或者户外，就要使用大尺寸的数码管。 做而论道用过最大的数码管是8 英寸的。 8 英寸数码管中的每个笔画内部，都含有8 个LED，它们之间是两两并联后再串联；小数点dp的内部，仅仅用了两个LED 进行串联。
8 英寸共阳数码管内部的简图如下： 8 英寸数码管也有多种颜色，一般的工作参数如下： 每个笔段的导通电压约为8~10V；静态电流10~15mA；动态时，1/8动态扫描时，平均电流为8~10mA，峰值电流60~80mA。 小数点的电压、电流酌减，视亮度均衡情况而定。 要想驱动8 英寸数码管，显然不能用单片机本身的+5V电源，通常都是使用+12V。 想要驱动+12V的共阳数码管，电路设计，就是一个典型的电子线路方面的问题。 很多搞单片机的，编编软件还可以，设计电路时，明显暴露出不足。 很多搞电子的，并不明白单片机有高电平的输出能力问题，设计的电路结构，以及限流电阻、上拉电阻都不尽合理，呵呵 下面说说做而论道的设计思路。 对于+12V 到数码管之间的通断控制，显然应该用PNP 型的晶体管，用8550 最好。 为了控制8550 的截止与饱和，在其基极约要有+12V 的电压才行，单片机最大只能输出+5V，这就需要有电平转换电路。 +5V 到+12V 的转换，方法很多了： 可以使用NPN 型的晶体管，用8050 就可以； 可以使用集成电路74LS07，它是六同相OC输出的驱动门电路，输出端最大可以外接+30V；可以使用集成电路ULN2803（或ULN2003），它是八（七）反相OC输出的驱动门电路。这几种电路，做而论道都进行过实验和应用，都是成功的，安全性、可靠性均为100%。 下面看一段网络对话，即可看到大尺寸数码管的驱动电路与应用效果。 ===============================================
单片机实训 项目：用单片机控制数码管显示及其应用班级: 应用电子技术二班 姓名：赵林旺 学号: 2008061532 时间：2010. 5. 21
用单片机控制数码管显示及其应用 一、实训目的 1. 通过用单片机控制数码管的静态显示，学会用单片机编程进行控制和8段共阳极数码管的使用方法，学会编写与调更复杂的程序，进一步熟悉单片机串行接口的使用，为以后打下基础。 2.在用可能的情况下制作数码管的使用电路，本次通过密码锁的制作，进一步熟悉单片机键盘接口和显示器接口技术，掌握独立式键盘结构下的程序设计思路和步骤。 3.通过本次实训提高汇编语言编程能力、识别元器件能力、单片机外围电路连接。同时加强理论联系实际的能力，提高学生的动手能力，培养学生之间团结协作能力和刻苦耐劳精神。 4.在日常生活中，可以看到采用八段LED数码管构成的显示屏。这里主要完成利用单片机控制数码管，实现静态显示与动态扫描移动显示。 二、实训器材 1. 面包板一片 2.AT89S52 三片 3. 共阳极8段LED数码管三个 4.40引脚的IC插座三个
5. 74LS164芯片 一片 6..+5V 电源 一个 7.510Ω、220Ω、1K Ω、10K Ω电阻 若干 8.晶体振荡器 若干 9.复位开关 若干 10电解电容22uF 、瓷片电容30pF 若干 11.发光二极管 若干 三 、实训原理图 1. 用单片机控制一个数码管依次显示数字0~9的硬件电路如A 图所示: p 1.01p 1.12p 1.23p 1.34p 1.45p 1.56p 1.67p 1.78R ST/VPD 9R X D/p 3.0 10TX D/p 3.111INT 0/p 3.212INT 1/p 3.313T0/p 3.414T1/p 3.515WR /p3.616R D /p3.717XT AL 218 XT AL 119Vss 20 p 2.0 21 p 2.122p 2.223p 2.324p 2.425p 2.526p 2.627p 2.728PSEN 29AL E/PR OG 30EA /Vp p 31p 0.732p 0.633p 0.534p 0.435p 0.336p 0.237p 0.138p 0.039Vcc 4089C 51 R 1R 2R 3R 4R 5R 6R 7R 8 a b f c g d e DP Y 1234567a b c d e f g 8 dp dp DPY_7-SE G_DP co m 510*8 89C51 +5 C 3 22u f C 230p f C 130p f Y1 12MH Z K1 R 910K + GN D +5+5 因为只控制一个数码管，选择采取一直点亮各段的静态显示方式，这种显示可以在较小的电流驱动下获得较高的显示亮度，且占用CPU 时间少，编程简单，便于显示和控制。 汇编语言的程序如下:
细说多位数码管的驱动方法 我们在制作项目时,会遇到多位数码管的显示问题.如何尽量减少硬件的使用数量和加快全部显示一轮的时间,是需要精心规划与安排的. 例如: 做万年历,就有年月日,时分,星期等内容需要显示,数码管数量多达 13 位以上.如果再带上秒,温度,农历什么的,位数就更多了. 例如: 做多功能电力仪表,显示位数也往往多达十几位以上. 尽管有专门用于这种多位显示的专门芯片可供选择,但是,往往一只这种芯片成本可能比使用的单片机本身还要高!例如市场上的 CH451 等 ,高达 6～8 元呢! 于是,可以考虑串行到并行的一些芯片,例如 HC164,HC595 等等,驱动也仅仅就二线制,但是,这么一来,外挂芯片也不少. 还有,可以使用一些 4 线到 7 线的驱动芯片,例如:CD4511,74LS247,CD4543 等等,它们除了节省一些源驱动引脚之外,使用数量恐怕也让人头痛! 类似于 HC373,HC374,HC573,HC574 的芯片,可以减少很多源驱动引脚,但是,芯片使用数量仍然太多! 还有一个附带问题,许多仪器仪表,往往是主印刷版与前面的显示/按键板是分离的,有些商品仪表,主板到前面板的引线就多达几十根,无论 如何,都会让人感觉又乱有多又不可靠,生产调试等都增加了困难. 说了那么多,我们就是希望:使用尽量少的硬件芯片,尽量少的过渡引线,尽量短的显示周期时间,尽量低的元器件费用!----当然,需要保证可靠性不能降低! 我们举例说明: 一个 2 * 4 位的仪器显示电路,有 8 位数码管,完全依靠单片机本身的端口来驱动,就有 2 种方案考虑:
图 1 的方法需要使用 22 个单片机端口. 图 2 方法需要使用 16 个单片机端口. 图 2 全部数码管显示一次的时间比图 1 长一半时间. 从仪器 2 个板子分离的情况来看,图 1 从主板到前面显示板的引线就相当多了!图 2 虽然少了一些,但是,加上供电,按键等,数量也不算少,很可能还会有发光管指示灯什么的,需要考虑的麻烦事就更多了! 从单片机端口的使用数量来看,它也大大影响到单片机的封装选择,引脚不是越大越好的,对焊接,成本,调试等都会有影响. 如果芯片带有 RS232 硬件功能,当然可以考虑使用串行驱动,虽然不过分影响单片机分时工作的速率,但是,上面提到过,串行芯片的数量也 是相当可观的. 数码管这种显示还要保证每秒不能少于 50 次以上,否则会有显示闪烁的感觉! 针对上面提及的问题,这里推荐一种比较好的方法:就是增加一只廉价的单片机,专门负责显示,主功能单片机与显示用途单片机仅仅 2 根引线就可以正常传送信号,这么一来,带来的后果是利大于弊! 我们这么做,还会最大限度地节省 2 个分离印刷板的引线,节省印刷板的布线难度,减少主单片机的引脚数量,加快系统的运行速率.对显示 用途的单片机的内部资源没有什么要求,完全可以使用最普通功能的单片机来担任显示任务! 这样就需要解决 2 个单片机之间的通信问题,这完全可以借鉴现成的一些 2 线制串行通信方式方法.也可以根据自己的情况自定义自己的 通信方法. 通常,主单片机只要保证每秒时间给显示单片机送入 4 次以上的数据,那么,对数码管显示的实时性来说就已经足够了!----当然,你就是增 加一倍二倍的传送次数,对主单片机来说,也是可以非常轻易做到了!因为,它犯不上去操心每秒显示 50 次以上的工作量了! 而对于显示单片机来说,则要求保证每秒时间内,完成全部数码管的 50 次以上的分时扫描显示..... 而对于显示单片机来说,则要求保证每秒时间内,完成全部数码管的 50 次以上的分时扫描显示..... 下面通过一个具体例子来说明. 图3 电路使用 SN8P2624 芯片,它与 EM78P447,PIC16C57 等芯片引脚排列兼容!而且价格低廉. 图3 电路除了预留 2 个端口作为数据通信之外,其余全部端口都用于数码管的显示.可以驱动 2*6 位数码管.笔段使用并行方式驱动,速度是最快的!
LED数码管的结构及工作原理 LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。LED数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。下面将介绍常用LED数码管内部引脚图。 图1 这是一个7段两位带小数点10引脚的LED数码管 图2 引脚定义
每一笔划都是对应一个字母表示 DP 是小数点. 数码管分为共阳极的LED 数码管、共阴极的LED 数码管两种。下图例举的是共阳极的LED 数码管，共阳就是7段的显示字码共用一个电源的正。led 数码管原理图示意： 图3 引脚示意图 从上图可以看出，要是数码管显示数字，有两个条件：1、是要在VT 端（3/8脚）加正电源；2、要使（a,b,c,d,e,f,g,dp)端接低电平或“0”电平。这样才能显示的。 共阳极LED 数码管的内部结构原理图图4： 图4 共阳极LED 数码管的内部结构原理图 a b c d e f g dp
共阴极LED数码管的内部结构原理图： a b c d e f g dp 图5 共阴极LED数码管的内部结构原理图 表1.1 显示数字对应的二进制电平信号 LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 A、静态显示驱动：
一、设计任务书 设计内容：用80C51单片机设计一个步进电机控制器 设计要求： 1.用8015设计一个四相步进电机。 2.可控制步进电机的启动与停止，正转与反转。 3.10档速度调节。 4.点动控制。 5.可显示电机运行参数。 二、设计总体方案 （一）控制方式的选择 控制主要用于电机速度和方向的转换。控制方式有按键控制和开关控制两种。按键较开关而言，操作更加简便，故选按键控制。 方案一：独立按键。独立按键可自由连接，线路简单。 方案二：编码式键盘。编码式键盘的按键接触点接于74LS148芯片。当键盘上没有闭合时，所有按键都断开，当某一键闭合时，该键对应的编码由74LS148输出。 本次设计所需按键不多，不需要采用复杂编码，考虑硬件条件、线路连接和经济性等方面，选择方案一。 （二）电机电路设计方案的选择 由于条件的限制，对于电机的选择只能是实验台上最小步距角18°的电机，其中已包含了驱动电路。 （三）单片机的选择 方案一：AT89C51高性能8位单片机，内部集成CPU、存储器、寄存器、I/O接口，从而构成较为完整的计算机，价格便宜。 方案二：C8051F005单片机，该单片机是完全集成的混合信号系统及芯片，具有8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件，片内还继承了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件，执行速度快，但价格较贵。 本次课程设计是在仿真环境下进行，没有太过考虑单片机选择的问题，但就设计本身来讲，从物美价廉的角度考虑，选择方案一较合适。 （四）显示方案的选择 方案一：采用LED数码管。LED数码管是轮流现实的，其利用人烟的视觉暂留特性，使人感觉不到数码管闪动，看到每只数码管都常亮。利用其显示必须不停给数码管数据输入口循环赋值，显示内容较多，编程和接线较为复杂。 方案二：采用LCD1602液晶显示器。LCD1602具有功率小，效果明显，变成容易等优点，且它最多能显示2×16个字符，可以轻松满足设计要求。 由上可知，LCD1602液晶显示器的优点突出，故选择方案二。 （五）软件部分的选择 软件部分的选择主要是指编程语言的选择，编译调试工具根据设计平台选择伟福软件。编程语言主要有以下两种方案。
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L E D数码管结构及工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
LED数码管的结构及工作原理 沈红卫 LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。LED数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。下面将介绍常用LED数码管内部引脚图。 图1 这是一个7段两位带小数点 10引脚的LED数码管 图2 引脚定义 每一笔划都是对应一个字母表示 DP是小数点. 数码管分为共阳极的LED数码管、共阴极的LED数码管两种。下图例举的是共阳极的LED数码管，共阳就是7段的显示字码共用一个电源的正。led 数码管原理图示意：
图3 引脚示意图 从上图可以看出，要是数码管显示数字，有两个条件：1、是要在VT端（3/8脚）加正电源；2、要使（a,b,c,d,e,f,g,dp)端接低电平或“0”电平。这样才能显示的。 共阳极LED数码管的内部结构原理图图4： 图4 共阳极LED数码管的内部结构原理图共阴极LED数码管的内部结构原理图： 图5 共阴极LED数码管的内部结构原理图
怎样用单片机驱动LED数码管显示 驱动LED数码管有很多方法，按显示方式分，有静态显示和动态（扫描）显示，按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。 静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据，显示数据稳定，占用很少的CPU时间。动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。 这两种显示方式各有利弊；静态显示虽然数据稳定，占用很少的CPU 时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多； 动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节 省线路板空间。 硬件译码就是显示的段码完全由硬件完成，CPU只要送出标准的BCD 码即可，硬件接线有一定标准。软件译码是用软件来完成硬件的功能，硬件简单，接线灵活，显示段码完全由软件来处理，是目前常用的显示驱动方式。 比较常用的显示驱动芯片有：74LS164 , CD4094+ULN2003(2803) ,74HC595+ULN2003(2803) , TPIC6B595,AMT9095B, AMT9595等许多。 另外，市场上还有一些专用的LED扫描驱动显示模块如MAX7219等，功能很强，价格稍高一些。下面是一个用74LS164驱动显示的例子和一个用4094扫描驱动显示的例子： ? 上例图中加了一个PNP型的三极管来控制数码管的电源，是因为164没有数据锁存端，数据在传送过程中，对输出端来说是透明的，这样，数据在传送过程中，数码管上有闪动现象，驱动的位数越多，闪动现象越明显。为了消除这种现象，在数据传送过程中，关闭三极管使数码管没电不显示，数据传送
Arduino驱动MAX7219四位数码管显示时间 默认使用Pin 2为MOSI（数据发送）引脚，Pin 3为CS（片选）引脚，Pin 4为SCLK（时钟）引脚，如有需要请修改代码前三行的define。 #define MO 2 #define CS 3 #define CLK 4 static int time_h = 21, time_m =25, time_s = 30; //此刻时间：时，分，秒 int alarm_clock_h = 8, alarm_clock_m = 00; //闹钟时间 unsigned long time = 0; unsigned char buffer_led[5] = { 0x00,};//缓存 void SPI_init(void) //初始化SPI引脚 { pinMode(CLK, OUTPUT); pinMode(MO, OUTPUT); pinMode(CS, OUTPUT); digitalWrite(CS, HIGH); digitalWrite(CLK, LOW); digitalWrite(MO, HIGH); } void SPI_send(unsigned char reg, unsigned char data) //spi单向16位数据发送{ int x; /* Serial.print("reg = "); Serial.print(reg, HEX); Serial.print(" data = "); Serial.println(data, HEX); */ digitalWrite(CS, LOW); for (x = 0; x < 8; x++) { digitalWrite(MO, 0x80 & (reg << x)); //高位在前 digitalWrite(CLK, HIGH); digitalWrite(CLK, LOW); } for (x = 0; x < 8; x++) {
数码管的使用方法 一、工作原理 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。能显示4位数字的叫四位数码管，当然也有多位和只有一位的数码管，他们的电气原理相同。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
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二、电气特性 单位数码管有十个管脚，其中有8根是用来点亮a,b,c,d,e,f,dp 共8个发光二极管（原理中有介绍），3，8两个管脚为公共COM脚，它们相连通且作用相同，可接任意一根。为了更清楚介绍，贴图如下:
锁存器是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。锁存器的最主要作用是缓存，其次完成高速的控制其与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个 I/O 口既能输出也能输入的问题。 锁存器就是把当前的状态锁存起来，使CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定。还有些芯片具有锁存器，比如芯片74LS244就具有锁存的功能，它可以通过把一个引脚置高后，输出就会保持现有的状态，直到把该引脚清0后才能继续变化。 在LED和数码管显示方面，要维持一个数据的显示，往往要持续的快速的刷新。尤其是在四段八位数码管等这些要选通的显示设备上。在人类能够接受的刷新频率之内，大概每三十毫秒就要刷新一次，这就大大占用了处理器的处理时间，消耗了处理器的处理能力，还浪费了处理器的功耗。 锁存器的使用可以大大的缓解处理器在这方面的压力。当处理器把数据传输到锁存器并将其锁存后，锁存器的输出引脚便会一直保持数据状态直到下一次锁存新的数据为止。这样在数码管的显示内容不变之前，处理器的处理时间和IO 引脚便可以释放。可以看出，处理器处理的时间仅限于显示内容发生变化的时候，这在整个显示时间上只是非常少的一个部分。而处理器在处理完后可以有更多的时间来执行其他的任务。这就是锁存器在LED和数码管显示方面的作用:节省了宝贵的MCU时间。 按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 静态显示驱动 静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多。如驱动5 个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动，而一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢，实际应用时可增加译码驱动器进行驱动。 动态显示驱动 数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个
max7219驱动8个数码管代码及电路图 #include "reg52.h" #include "my_type.h" #define Addr_No_Op 0x00 //不工作寄存器地址 #define Addr_Digit0 0x01 #define Addr_Digit1 0x02 #define Addr_Digit2 0x03 #define Addr_Digit3 0x04 #define Addr_Digit4 0x05 #define Addr_Digit5 0x06 #define Addr_Digit6 0x07 #define Addr_Digit7 0x08 #define Addr_Decode_Mode 0x09 //译码模式寄存器地址
#define Addr_Intensity 0x0a //亮度控制寄存器地址（max7221） #define Addr_Scan_Limit 0x0b //扫描控制寄存器地址 #define Addr_Shutdowm 0x0c //掉电模式寄存器地址 #define Addr_Display_Test 0x0f //显示检测寄存器地址 sbit Max7219_Din=P1^5; sbit Max7219_Load=P1^6; sbit Max7219_Clk=P1^7; uchar code max7219_7led_code[18]={0x7e,0x30,0x6d,0x79, //0-1-2-3 0x33,0x5b,0x5f,0x70, //4-5-6-7 0x7f,0x7b,0x01,0x4e, //8-9-"-"-E 0x37,0x0e,0x67,0x00}; //H-L-P-空白 void wr_max7219(uchar addr,uchar dat) { uchar i;
4位7段数码管驱动电路 图1 开发板电路原理图 信号说明
1. iRST_N（异步复位） 当iRST_N信号为低时，Seg7_Driver模块中的所有寄存器异步复位为初值。 2. iCLK 模块的输入时钟40MHz。 3. iSeg_Val[15:0] 7段数码管输入二进制值，0x0~0xF iSeg_Val[15:12]，左侧第一位7段数码管的值。 iSeg_Val[11: 8]，左侧第两位7段数码管的值。 iSeg_Val[ 7: 4]，左侧第三位7段数码管的值。 iSeg_Val[ 3: 0]，左侧第四位7段数码管的值。 4. iDot_Val[3:0] 各位7段数码管小数点的显示，值为1表示显示小数点，0表示不显示小数点。 iDot_Val[3]，左侧第一位7段数码管的小数点。 iDot_Val[2]，左侧第两位7段数码管的小数点。 iDot_Val[1]，左侧第三位7段数码管的小数点。 iDot_Val[0]，左侧第四位7段数码管的小数点。 5. oDisplay[7:0] 7段数码管的数据信号。4位7段数码管共用数据信号。7段数码管为共阳极连接，各段数据线为0时，对应段发光。 6. oDis_En[3:0] 各位7段数码管的使能信号，低有效。
oDis_En[3]，左侧第一位7段数码管的使能信号。 oDis_En[2]，左侧第两位7段数码管的使能信号。 oDis_En[1]，左侧第三位7段数码管的使能信号。 oDis_En[0]，左侧第四位7段数码管的使能信号。 建议的分块： 将整个驱动电路分成Seg7_Ctrl模块与Seg7_Hex2seg模块 Seg7_Ctrl模块负责产生数码管动态显示的控制信号oDis_En的时序 Seg7_Hex2Seg模块负责将二进制值转换成数据码管显示的数据值，包括小数点的值。 注意点： 1. 动态显示过程是利用人眼的视觉残留现象来实现的，应选择适当的数码管扫描频率。可先 选择数码管的扫描显示的刷新率为125Hz（8ms），即每位数码管用2ms。 2. 完成基本功能后，可实验改变刷新率，观察数码管显示的效果，并思考原因。 3. 如果要使得数码管能够显示,A,b,C,n,o等其他字符，模块应该作怎样的修改？