基于单片机的LED数码管循环移位显示

第一部分 前言

  本次单片机基础实验将会通过在Proteus软件中画原理图，然后Keil软件下编写源程序并编译形成可执行文件.hex，下载源程序，进行Protues和Keil的联合仿真运行，最终对单片机仿真有初步的认识。

• 通过本篇文章了解并熟悉8位数码管的电路结构、与单片机的连接方法及其应用原理
• 学习proteus构建LED数码管显示电路的方法,掌握C51中单片机控制LED数码管动态显示的原理与编程方法

第二部分 数码管的原理构成

LED数码管的结构

  由8个发光二极管构成，按照一定的图形及排列封装在一起的显示器件。其中7个LED构成7笔字形，1个LED构成小数点。如图1所示。

图1 引脚定义及1位数码管实物图

  只要控制数码管各段LED的亮灭即可显示相应的数字、字母或符号。

LED数码管的工作原理

1. 共阳极数码管工作原理
   8个发光二极管的阳极共用一个电源的正极，阴极低电平点亮。数码管显示字符的条件：

• 在VT端加正电源
• （a,b,c,d,e,f,g,dp)端接低电平或“0”电平
  如图2所示
  

图2 共阳极LED数码管的内部结构原理图

2. 共阴极数码管工作原理
   8个发光二极管的阴极共用一个电源的负极，阳极高电平点亮。数码管显示字符的条件：

• 在VT端接地；
• （a,b,c,d,e,f,g,dp)端接高电平。
  如图3所示
  

图3 共阴极LED数码管的内部结构原理图

LED数码管的字形编码

  要显示各种数字或字符，只需要将不同高低的电平信号送至不同的发光二极管的引脚上，将其点亮。这些用来控制LED显示的不同电平的代码称为字符的字段码。如图所示。

  共阴极与共阳极显示器的字段码是逻辑非的关系。LED字码段与引脚之间的对应关系如下表所示

字码段	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
LED字段	dp	g	f	e	d	c	b	a

  共阴极数码管显示字段码如下表所示

显示字符	dp	g	f	e	d	c	b	a	十六进制
0	0	0	1	1	1	1	1	1	3F
1	0	0	0	0	0	1	1	0	06
2	0	1	0	1	1	0	1	1	5B
3	0	1	0	0	1	1	1	1	4F
4	0	1	1	0	0	1	1	0	66
5	0	1	1	0	1	1	0	1	6D
6	0	1	1	1	1	1	0	1	7D
7	0	0	0	0	0	1	1	1	07
8	0	1	1	1	1	1	1	1	7F
9	0	1	1	0	1	1	1	1	6F
A	0	1	1	1	0	1	1	1	77
B	0	1	1	1	1	1	0	0	7C
C	0	0	1	1	1	0	0	1	39
D	0	1	0	1	1	1	1	0	5E
E	0	1	1	1	1	0	0	1	79
F	0	1	1	1	0	0	0	1	71

  共阳极数码管显示字段码如下表所示

显示字符	dp	g	f	e	d	c	b	a	十六进制
0	1	1	0	0	0	0	0	0	C0
1	1	1	1	1	1	0	0	1	F9
2	1	0	1	0	0	1	0	0	A4
3	1	0	1	1	0	0	0	0	B0
4	1	0	0	1	1	0	0	1	99
5	1	0	0	1	0	0	1	0	92
6	1	0	0	0	0	0	1	0	82
7	1	1	1	1	1	0	0	0	F8
8	1	0	0	0	0	0	0	0	80
9	1	0	0	1	0	0	0	0	90
A	1	0	0	0	1	0	0	0	88
B	1	0	0	0	0	0	1	1	83
C	1	1	0	0	0	1	1	0	C6
D	1	0	1	0	0	0	0	1	A1
E	1	0	0	0	0	1	1	0	86
F	1	0	0	0	1	1	1	0	8E

LED数码管的控制方式

  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。LED数码管的驱动方式有：静态驱动、动态驱动。

• 静态显示驱动
  也称直流驱动。每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O口进行驱动。
  优点：编程简单，显示亮度高；
  缺点：占用I/O口多。
• 动态显示驱动
  将所有数码管的段选端“a,b,c,d,e,f,g,dp ”的同名端连在一起，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。
  优点：占用I/O口少；
  缺点：电路设计和编程更复杂。

第三部分 设计项目

Protues仿真图

  基于上述实验项目，将会设计一单片机控制的8位数码管（共阴极或是共阳极数码管均可）显示电路，编程实现一段数字的循环左移显示，本次设计将采用共阴极数码管，在Protues中为7SEG-MPX4-Cathode，因此可以得到如下图所示的原理图。

仿真动态结果

  通过两个4位LED数码管实现数字的循环，利用74HC573和ULN2804对单片机的结果进行输出锁存，然后将结果通过数码管进行显示，其动态结果如下图所示。

  如图所示，通过在keil中输出2020 0111 CC的16进制结果从而得到相应的结果，数码管进行移位显示。

代码

Keil代码如下：

#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint signed int
sbit seg=P2^0;
sbit wei=P2^1; 
uchar code LED_D[]={
     0x5B,0x3F,0x5B,0x06,0x3F,0x06,0x06,0x06,0x39,0x39};	//改变需要输入的字段码即可改变输出的数值
uchar code LED_W[]={
     0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};
//延时函数，消抖
void delay(uint x)
{
     
   uchar i;
   while(x--)
   for(i=0;i<150;i++);
}
//主函数
void main()
{
     
   uchar a,b;
   P0=0x00;
   seg=0;wei=0;
	while(1)
{
     
	for(a=0;a<10;b++,a++)
{
     
	P0=LED_D[a];
	seg=1;seg=0;
	P0=LED_W[b];
	if(b==7)
	b=-1;
	wei=1;wei=0;
	delay(150);
	P0=0x00;
	seg=1;seg=0;
	wei=1;wei=0;
}
}
}

  以上就是本次LED数码管显示的全部内容，希望通过本次的讲解能够加深大家对于数码管的理解。文章的内容可能存在部分不足之处，如有错误，请在评论区指出，谢谢。