单片机常用外围设备接口电路
单片机与数码管接口技术解析
单片机与数码管接口技术解析
作为嵌入式系统中常见的外设，数码管在各个领域中都得到广泛应用。数码管能够以数字符号形式显示数字、字母和符号，为人们提供直观的信息显示。而单片机则是控制数码管的关键，通过单片机与数码管之间的接口技术，实现信息的传输和控制。本文将对单片机与数码管接口技术进行解析，介绍其原理、应用和开发方法。
1. 数码管的工作原理
数码管通常采用共阳极或共阴极结构。共阳极数码管中，阳极端口连接到高电平，而共阴极数码管则相反。每个数码管都有多个段，其中每个段代表着不同的显示信息。当段接收到高电平信号时，该段被点亮；反之，低电平表示该段熄灭。利用不同段的组合，数码管能够显示各种数字和字符。
2. 单片机与数码管的连接
单片机与数码管之间通过引脚相连。当单片机通过输出引脚发送信号时，数码管会相应地改变显示内容。一般情况下，采用矩阵式连接方式，即每个数码管的每个段都与单片机的输出引脚相连。这种连接方式使得可以同时控制多个数码管。此外，为了减少单片机引脚的使用数量，可以通过芯片扩展IO口的数量，实现更多数码管的控制。
3. 接口传输协议
为了实现单片机与数码管之间的数据传输和控制，常用的接口协议有串行接口和并行接口。
3.1 串行接口
串行接口的优点是需要的引脚较少，适合资源受限的应用。常用的串行接口协议有I2C、SPI和UART。其中，I2C是一种主从式的串行通信协议，适用于多个
设备之间的通信。SPI是一种高速串行通信协议，主要用于与外围设备的通信。UART是一种通用的异步串行通信协议，用于单片机与电脑或其他串口设备之间的通信。
单片机各个引脚功能概述
单片机各个引脚功能概述
1、VCC和GND：VCC是电源正极，GND是电源负极，需要将它们接上相应的正负极，
以便正常供电和操作。
2、XTAL1和XTAL2：是晶振输入引脚，为外接振荡器所用，可兼容内部晶振。
3、RESET：复位信号引脚，若短接RESET和GND，则使MICROCONTROLLER复位。
4、ALE、A0-A13：地址线输出端引脚，相应芯片模式下，取出地址信息，即从数据总
线上输出地址信息，也可位当前器件的复位端。
5、RD、WR：读写控制信号引脚，控制内部存储器端数据的读写操作。
6、T0、T1：定时器脚，如想使用定时器，则需要把T0与T1连接起来。
7、INT、NMI：中断引脚，可连接外部中断源，以触发中断事件，也可选择不产生中
断事件。
8、P0、P2……P15：通用IO口，可控制或输出信号。
9、RST：复位口，可用于复位电路，也可做为可编程IO口。
10、PSEN：片选信号，用于使总线上的片选控制站可以工作。
11、CLK：时钟信号，用于控制系统内部计时器工作。
12、EXEN：外部状态机使能信号，可用于LED显示器、键盘等外围设备的使能。
13、EA/VPP：电场/高压功能有多种，根据具体芯片来定，一般用于CPU的复位、高
低电平转换等操作。
14、VSS、VDD：高低电压夹电源，用来调节内部器件电源电压及提高稳定性。
15、S0-S3：模式控制口，用于连接专用信号线，以确定单片机的工作模式。
16、PS：开关控制接口，用于控制某些单片机的工作状态，如打断状态、启动状态等。
单片机电路图详解
单片机：交通灯课程设计（一）
目录
摘要--------------------------------------------------------- 1
1.概述 -------------------------------------------------------- 2
2.硬件设计----------------------------------------------------- 3
2.1单片机及其外围--------------------------------------------3
2.1.1单片机的选择-----------------------------------------3
2.1.2单片机的特点及其应用范围----------------------------- 3
2.1.3存储器的扩展----------------------------------------- 4
2.1.4内存的扩展------------------------------------------- 6
2.1.5MCS-52的I/O接口扩展--------------------------------- 8 2.2电路部分--------------------------------------------------11
2.2.1元器件选用-------------------------------------------11
2.2.2电路完成功能-----------------------------------------13
STM32单片机原理及硬件电路设计
STM32单片机原理及硬件电路设计
一、本文概述
Overview of this article
本文旨在全面解析STM32单片机的原理及其硬件电路设计。STM32单片机作为现代电子系统中不可或缺的核心组件，广泛应用于嵌入式系统、智能设备、工业自动化等多个领域。本文将首先简要介绍STM32单片机的基本概念、特点和应用领域，然后从硬件设计的角度出发，详细阐述STM32单片机的核心电路设计、外围电路设计以及电源电路设计等方面的原理和实践。通过本文的学习，读者将能够深入了解STM32单片机的内部架构和工作原理，掌握其硬件电路设计的要点和技巧，为实际应用中的STM32单片机选型、设计和开发提供有力的理论支持和实践指导。
This article aims to comprehensively analyze the principle and hardware circuit design of the STM32 microcontroller. The STM32 microcontroller, as an indispensable core component in modern electronic systems, is widely used in multiple fields such as embedded systems, intelligent devices, and industrial automation. This article will first briefly introduce the basic
单片机基本原理
单片机基本原理
一、概述
单片机是一种集成电路，它集中了微处理器、存储器、输入输出接口等功能于一体的芯片。它广泛应用于各种电子设备中，如电视、洗衣机、空调等，起到控制和处理信号的作用。单片机基本原理是指单片机的组成结构、工作原理以及应用。
二、组成结构
单片机主要由CPU、存储器、输入输出端口和时钟电路组成。
1. CPU：中央处理器是单片机的核心，负责指令的执行和数据的处理。它包括运算器、控制器和寄存器等部分，能够完成算术运算、逻辑运算等操作。
2. 存储器：单片机中的存储器分为程序存储器和数据存储器。程序存储器用于存储程序指令，数据存储器用于存储数据。常见的存储器有ROM、RAM等。
3. 输入输出端口：单片机通过输入输出端口与外部设备进行通信。输入端口接收外部信号，输出端口发送控制信号。通过输入输出端口，单片机可以控制外围设备的工作状态。
4. 时钟电路：时钟电路提供稳定的时钟信号，用于控制单片机内部各个部件的工作节奏。常见的时钟电路有晶体振荡器、RC振荡器等。
三、工作原理
单片机的工作原理可以简单描述为：接收指令、执行指令、输出结果。
1. 接收指令：单片机从存储器中读取指令，并将指令送入指令译码器进行解码。
2. 执行指令：经过解码后，指令被送入控制器，控制器根据指令的要求，通过总线将数据送入运算器进行运算。
3. 输出结果：运算器完成运算后，将结果送入数据存储器或输出端口，完成对外部设备的控制或数据的存储。
四、应用
单片机广泛应用于各个领域，如工业控制、通信、家电等。
1. 工业控制：单片机可以通过输入输出端口与传感器、执行器等设备进行连接，实现对生产过程的控制和监测。
AVR单片机外围电路设计
1（输出）
共阴
数码管、按键与LCD接口电路设计
1（输出）
扫描LED
0 （输出）
1 （输出）
bp c d a ABC g 4 ggg d eee V SSS 2 1 f e Dig3 b p c d 3 a 1N41481N41481N4148g V d 1 1 Dig0Dig1 234 f e DDD Dig2 bp c d SW2SW2SW4SW2SW6SW2 2 a g V d 0 1 f e Dig1 b p c d a g 1 d SW5SW2SW1SW2SW3SW2 V 9 f e p Dig0 abcdefgd DS1 12345678 00000000 1234569 22222222 2R2R2R2R2R2R2R2R10 ABCDEFGH gggggggg eeeeeeee SSSSSSSS Dig0Dig1Dig2Dig3 123456781234 JP1HEADER8JP2HEADER4
数码管、按键与LCD接口电路设计
共阴
0 （输出）
扫描LED
1 （输出）
0 （输出）
bp c d a ABC g 4 ggg d eee V SSS 2 1 f e Dig3 b p c d 3 a 1N41481N41481N4148g V d 1 1 Dig0Dig1 234 f e DDD Dig2 bp c d SW2SW2SW4SW2SW6SW2 2 a g V d 0 1 f e Dig1 b p c d a g 1 d SW5SW2SW1SW2SW3SW2 V 9 f e p Dig0 abcdefgd DS1 12345678 00000000 1234569 22222222 2R2R2R2R2R2R2R2R10 ABCDEFGH gggggggg eeeeeeee SSSSSSSS Dig0Dig1Dig2Dig3 123456781234 JP1HEADER8JP2HEADER4
单片机常用芯片引脚图
单片机常用芯片引脚图
一、单片机类
1、MCS-51
芯片介绍：MCS-51系列单片机是美国Intel公司开发的8位单片机，又可以分为多个子系列。
MCS-51系列单片机共有40条引脚，包括32
条I/O接口引脚、4条控制引脚、2条电源引
脚、2条时钟引脚。
引脚说明：
P0.0～P0.7：P0口8位口线，第一功能作为
通用I/O接口，第二功能作为存储器扩展时
的地址/数据复用口。
P1.0～P1.7：P1口8位口线，通用I/O接口
无第二功能。
P2.0～P2.7：P2口8位口线，第一功能作为
通用I/O接口，第二功能作为存储器扩展时
传送高8位地址。
P3.0～P3.7：P3口8位口线，第一功能作为
通用I/O接口，第二功能作为为单片机的控
制信号。
ALE/ PROG：地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号）
PSEN：片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）
EA/Vpp：片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚
RST/VPD：复位/备用电源引脚
2、MCS-96
芯片介绍：MCS-96系列单片机是美国Intel公司继MCS-51系列单片机之后推出的16位单
片机系列。它含有比较丰富的软、硬件资源，适
用于要求较高的实时控制场合。它分为48引脚和
68引脚两种，以48引脚居多。
引脚说明：
RXD/P2.1 TXD/P2.0：串行数据传出分发送和接受
引脚，同时也作为P2口的两条口线
HS1.0～HS1.3：高速输入器的输入端
HS0.0～HS0.5：高速输出器的输出端（有两个和
HS1共用）
Vcc：主电源引脚（＋5V）
Vss：数字电路地引脚（0V）
51单片机定时器工作原理
51单片机定时器工作原理
单片机是一种集成了微处理器核心、存储器和各种外围设备接
口电路的微型计算机系统，它具有体积小、功耗低、成本低等优点，因此在各种电子设备中得到了广泛的应用。而定时器作为单片机中
的重要外围设备之一，其工作原理对于单片机的应用至关重要。本
文将介绍51单片机定时器的工作原理。
首先，我们需要了解定时器的基本概念。定时器是一种用于产
生精确时间延迟的电路，它可以在一定的时间间隔内产生一个脉冲
信号，用于控制其他设备的工作。在51单片机中，定时器通常由定
时器/计数器模块来实现，它可以根据程序的需要进行定时、计数等
操作。
接下来，我们来详细了解51单片机定时器的工作原理。51单
片机中的定时器/计数器模块通常包括定时器/计数器控制寄存器、
定时器/计数器初值寄存器、定时器/计数器当前值寄存器等部分。
在使用定时器时，我们需要首先对这些寄存器进行配置，以满足具
体的定时或计数需求。
在进行定时器配置时，我们需要设置定时器的工作模式、计数
初值、时钟源等参数。其中，定时器的工作模式通常包括定时模式
和计数模式两种。在定时模式下，定时器会根据设定的计数初值和
时钟源产生定时中断；而在计数模式下，定时器会根据外部脉冲信
号进行计数，并在计数完成时产生中断。通过合理配置这些参数，
我们可以实现定时器的各种功能，如精确定时、脉冲生成等。
在定时器工作过程中，定时器会根据设定的工作模式和参数进
行计数或定时，当计数或定时完成时，定时器会产生中断请求，通
知单片机进行相应的处理。通过中断服务程序，我们可以实现定时
器中断的处理，如更新定时器的计数初值、进行下一次定时等操作。
单片机系统扩展及接口
TAB: DB 0000H,0001H,00008H,0019H,0040H,007CH
9.3 扩展数据存储器
8051扩展2KB RAM电路如下页图所示。
9.3 扩展数据存储器
9.3 扩展数据存储器
对于扩展的2KB的6116 的地址范围为（11位地址线）：
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0
9.3 扩展数据存储器
9. 3. 2 访问片外RAM的操作时序 1、片外RAM读时序
9.3 扩展数据存储器
2、片外RAM写时序
9.3 扩展数据存储器
9. 3. 3 8051扩展2KB RAM 扩展方法：
数据线：P0口接RAM的D0~D7 地址线：P0口经地址锁存器后接RAM的A0~A7、
P2口接RAM的A8~A10 控制线：RD接RAM的OE、WR接RAM的WE
扩展2716(2KB) 需要A8~A10 三条高位地址线； 扩展2732(4KB) 需要A8~A11 四条高位地址线； 扩展2764(8KB) 需要A8~A12 五条高位地址线； 扩展27128(16KB) 需要A8~A13 六条高位地址线； 这是由于存储器其容量=2N，N为地址线的根数。
串行外围接口(SPI)
CUSIIC
M68HC08串行外围接口(SPI)
1 SPI简介
许多M68HC08单片机有一个SPI系统，它是一个同步串行外围接口，允许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信。
外围设备包括简单的TTL移位寄存器(用作并行输入或输出)至复杂的LCD显示驱动器或A/D转换器。
SPI系统可直接与各个厂家生产的多种标准串行外围器件直接接口。
由于绝大多数M68HC08的总线不能在外部加以扩展，在片内I/O功能或存储器不能满足应用需要时，可使用SPI来扩展各种接口芯片，这是一种最方便的M68HC08单片机系统
扩展方法。它的最大优点是只需3~4根数据和控制线即可扩展各种I/O或存储器接口器件。
M68HC08的SPI有如下特点：
·全双工三线同步传送；
·主机或从机工作方式；
·分开的双缓冲发送寄存器和接收寄存器；
·四种可程控的主机频率(最高为总线频率除以2)；
·最高从机方式频率等于总线频率；
·串行时种有可程控的相位和极性；
·两个分开允许的中断
——SPRF(SPI接收器满)
——SPTE(SPI发送器空)
·方式错标志，可产生中断；
·溢出标志，可产生中断；
·可程控为“线或”方式，I2C兼容；
·在设置为输入口时，I/O口可设置为有上拉电阻。
2 SPI结构
一、SPI引脚
SPI系统使用四个I/O脚，它们是串行时钟SPSCK；主机输入/从机输出数据线MISO；
主机输出/从机输入数据线MOSI和低有效的从机选择线SS。
在不使用SPI系统时，这四根线可用作一般的输入线(PTD3、PTD2、PTD1、PTD0)。
1．串行数据线(MISO、MOSI)
单片机的硬件设计
单片机的硬件设计
单片机（Microcontroller）是一种集成电路，包含了中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、输入输出接口（I/O）以及
各种外围设备的控制电路。单片机的硬件设计是指在选择单片机
型号的基础上，设计并构建相应的电路板和外围设备，以满足特
定的应用需求。本文将介绍单片机硬件设计的基本流程和要点。
一、选择单片机型号
在进行单片机的硬件设计之前，首先需要选择适合自己需求的
单片机型号。选择单片机型号时需要考虑以下几个方面：
1. 处理器性能：根据应用需求选择合适的处理器性能，包括CPU主频、指令周期、存储器容量等。
2. 外设接口：根据需要选择具备足够数量和类型的外设接口，
如通用输入输出口、串口、SPI接口、I2C接口等。
3. 存储器容量：根据应用程序、数据存储需求选择合适的存储
器容量，包括RAM和ROM。
4. 供电电压：根据系统的供电要求选择合适的单片机供电电压。
二、设计电路原理图
在选择好单片机型号之后，接下来需要设计电路原理图。电路
原理图是描述硬件连接关系的图纸，用于后续的电路板布线和焊接。设计电路原理图时需要考虑以下几个方面：
1. 单片机芯片引脚的连接：将芯片引脚与外围电路连接，包括
供电引脚、输入输出引脚和通信引脚等。
2. 外设电路的连接：根据实际需求，将各种外设电路与单片机
相连接，如按键、LED灯、显示屏、传感器等。
3. 时钟电路设计：根据单片机要求设计时钟电路，为单片机提
供稳定的时钟信号。
4. 供电电路设计：根据单片机的供电要求设计合适的供电电路，确保单片机正常工作。
单片机原理及接口技术的故障诊断与维修方法
单片机原理及接口技术的故障诊断与维修方
法
单片机是一种集成了微处理器、存储器和输入/输出接口电路的微型计算机系统，被广泛应用于电子设备和嵌入式系统中。对于单片机的故障诊断与维修方法，工程师们需要具备一定的专业知识和经验。本文将从单片机原理和接口技术的角度，介绍故障诊断与维修方法。
首先，我们来了解一下单片机的工作原理。单片机通过微处理器来执行指令，
并且可以与外部设备进行通信。微处理器由中央处理器（CPU）和存储器组成，存储器可以分为程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。程序存储器用于存储
程序代码，而数据存储器则用于存储数据。单片机的输入/输出接口负责与外围设
备进行数据交换。
当单片机出现故障时，我们首先需要进行故障诊断，以确定故障的原因和范围。以下是一些常见的单片机故障症状和可能的原因：
1. 单片机无法上电启动：可能原因包括供电电压不稳定、电源线路接触不良或
损坏、主时钟源异常等。在诊断时，可以使用示波器检测电源电压波形和时钟信号波形，检查电源线路和时钟电路的连接情况。
2. 单片机执行程序错误：可能原因包括程序代码错误、存储器故障、输入/输
出口连接错误等。在诊断时，可以通过调试工具或仿真器来观察程序执行过程，检查代码的正确性和存储器的可靠性。同时，也需要检查输入/输出口的连接情况，
确保与外围设备的通信正常。
3. 单片机与外围设备通信异常：可能原因包括接口电路故障、通信协议错误等。在诊断时，可以使用逻辑分析仪来观察通信信号波形，检查接口电路的正确性。同时，也需要检查通信协议的配置是否正确，比如波特率、数据格式等是否匹配。
第三章 PIC单片机的接口
3.1 开关量接口
BCF STATUS，PR0 MOVLW 0X05 MOVWF FLASHL LOOP BSF PORTC，0 BSF PORTC，1 BSF PORTA，2 BSF PORTA，3 CALL DELAY1 BCF PORTA，2 BCF PORTA，3 LOOP1 BSF PORTC，6 BSF PORTC，7 ；选择存储体0
3.2 串行通讯接口
3.2.4 异步串行通信原理
发送一个完整的字节信息，必须有“起始位”、“若 “ ” “ 干数据位”和“停止位”（有时还需要有“奇偶校验 ” “ ” “ 位”）；必须定义每位信息的时间宽度——每秒发送 ” 的信息位个数，即为“波特率”。单片机系统中常用 “ ” 的波特率从300～19 200 b/s。当波特率为1200b/s时， 每个信息位的时间宽度为1/1200≈833µs；无数据通 信时，数据线空闲状态应该是高电平，“起始位”为 “ ” 低电平，数据位低位先发且后跟奇偶校验位（若有）， “停止位”为高电平，如图3-6所示。 ”
3.2 串行通讯接口
3.2.2 SPI模式的工作原理 单片机中的数据通常为8位，在进行串行数据 发送时，首先将该8位数据，并行送入移位寄 存器，并在移位脉冲的作用下，由左向右或者 由右向左移出寄存器，在进行串行数据接收时， 在移位脉冲的作用下，将引脚上的电平读入移 位寄存器。然后，将该8位数据，并行送出移 位寄存器。
单片机原理及应用实验
单片机原理及应用实验
单片机原理及应用实验
单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器核心、存储器和外围设备接口等功能的集成电路，广泛应用于电子产品和嵌入式系统中。它具有成本低、功耗低、可编程性强等特点，成为现代电子技术领域
的重要组成部分。本文将介绍单片机的原理及应用实验。
一、单片机原理
单片机的原理主要包括微处理器核心的组成、存储器系统、输入输
出（I/O）接口等方面。
1. 微处理器核心
单片机的核心是微处理器，它包括中央处理器（CPU）、寄存器和
控制单元等组成部分。中央处理器是单片机的核心部件，负责执行各
种指令和数据处理操作。寄存器用于临时存储指令、数据和地址等信息。控制单元则负责控制指令的执行和数据的传输。
2. 存储器系统
单片机的存储器系统主要包括程序存储器和数据存储器。程序存储
器用于存储程序指令，常见的是闪存和EEPROM。数据存储器包括随
机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），用于存储变量和常数
等数据。
3. 输入输出接口
单片机的输入输出接口是连接外围设备的重要通道，可以通过输入
输出口与外部某个设备进行数据的输入和输出。常见的接口有并行口、串行口、定时器和计数器等。
二、单片机应用实验
单片机的应用实验主要包括各种实际应用场景的设计和实现，例如
数字时钟、温度控制器、电子秤等。下面以一个简单的LED控制实验
为例，介绍单片机应用实验的基本流程。
1. 实验准备
在开始实验之前，首先需要准备开发板、单片机、电源和连接线等
实验工具。确保实验环境安全可靠，并检查电路连接是否正确。
LED数码管显示电路
概述
单片机功能：单片机虽然将运算部件、逻辑控制部件和存储器等集成在一片芯片上，但还有一些外围设备无法全部集成在一起，需要外接。常用的外围设备主要有LED/LCD显示器、键盘、A/D和D/A转换电路、步进电机驱动电路等。
主要内容：本章开始介绍这些设备的接口电路和应用程序。
在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED数码管是一个较好的选择。LED数码管显示清晰，成本低廉，配置灵活，与单片机接口简单易行。下图是0.5英寸外形和引脚图，7只LED对应a~g构成“8”字形，Dp作小数点，因此称为7段数码管。连接方式有共阴极和共阳极两大类。
LED数码管，根据其材料的不同，正向压降一般为1.5~2V，额定电流10mA，最大电流40mA。静态显示时取10mA为宜，动态扫描显示，可加大脉冲电流，但一般不超过40mA。
LED数码管编码方式
说明—LED数码管与单片机相连时，一般将LED数码管的各段引脚a、b、…、g、Dp按某一顺序接到80C51单片机某一个并行I/O口D0、D1、…、D7端，当该I/O口输出某一特定数据时，就能使LED数码管显示某个字符，如，共阴极LED显示“0”，abcdef端高电平，gDp低电平，组成字段码3FH，如下表共阴极书序第一行所示。如此，根据com端分共阴极和共阳极，8个LED排列顺序分为顺序和逆序。
显示数字
共阴顺序共阴逆序共阳逆序共阳顺序Dp g f e d c b a16进制 a b c d e f g Dp16进制
00 0 1 1 1 1 1 13FH 1 1 1 1 1 1 0 0FCH03H C0H 10 0 0 0 0 1 1 006H0 1 1 0 0 0 0 060H9FH F9H 20 1 0 1 1 0 1 15BH 1 1 0 1 1 0 1 0DAH25H A4H 30 1 0 0 1 1 1 14FH 1 1 1 1 0 0 1 0F2H0DH B0H 40 1 1 0 0 1 1 066H0 1 1 0 0 1 1 066H99H99H 50 1 1 0 1 1 0 16DH 1 0 1 1 0 1 1 0B6H49H92H 60 1 1 1 1 1 0 17DH 1 0 1 1 1 1 1 0BEH41H82H 70 0 0 0 0 1 1 107H 1 1 1 0 0 0 0 0E0H1FH F8H 80 1 1 1 1 1 1 17FH 1 1 1 1 1 1 1 0FEH01H80H 90 1 1 0 1 1 1 16FH 1 1 1 1 0 1 1 0F6H09H90H
AT89S51单片机输入输出外设接口
常用的有7段、8段LED 数码管、米字型数码管、 点阵型数码管及专用数码 管。
9
数码管的工作原理
数码管的结构
共阳极数码管 共阴极数码管
共阳
共阴
10
数码管是如何显示出字符的
数码管的结构
共阳极数码管
f
共阴极数码管
e
数码管的显示
段码，数码管显示的内容
a
g
b
c
dp d
位码，（即com端）数码管是否点亮
11
数码管的段码（以共阴数码管为例）
MSB
LSB
dp g f e d c b a
0x3F 0x06 0x5B 0x4F 0x66
0x6D 0x7D 0x07 0x7F 0x6F
12
0x77 0x7C 0x58 0x5E 0x79
0x71
LED数码显示方式及电路
人机界面
3
单片机典型应用系统组成
单片机系统组成
A/D接口：实现模拟信号的采集
并行A/D 串行A/D
D/A接口：输出模拟量的控制信号
并行D/A 串行D/A
开关量输入输出：实现开关信号的检测和控制
步进电机、PWM控制的直流电机 开关量输出的传感器（如光电、霍尔传感器等）
10k
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24H
A4H
3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 1 1 1 1 0 0 1 0 F2H
30H
B0H
4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H
解: VSAA: MOV
MOV MOV SAA1: MOV LCALL MOV LCALL SAA2: MOV LCALL MOV LCALL RET MOVB: MOV MOVB1:MOV MOV INC INC CJNE RET
MTD,#00H
;置SAA1064控制命令寄存器COM片内子地址
31H,#01000111B;置控制命令字,动态显示,驱动电流12mA
7406 OC门 X 3
+5V
(7FH) (7EH) (7DH) (7CH) (7BH) (7AH) 十万 万位 千位 百位 十位 个位
数据缓冲区 / 显示缓冲区
1、共阴型8位动态显示电路
2、共阳型3位动态显示电路
五、虚拟I2C总线串行显示电路
1、SAA1064引脚功能
① VDD、VEE：电源、接地端。电源4.5～15V； ② P1～P16：段驱动输出端。分为两个8位口： P1～P8；P9～P16。P8、P16为高位。口锁存器具有反相功 能，置1时，端口输出0。 ③ MX1 、 MX2 ： 位 码 驱 动 端 。 静 态 显 示 驱 动 时 ， 一 片 SAA1064可驱动二位LED数码管；动态显示驱动时，按图9-10 连接方式，一片SAA1064可驱动四位LED数码管； ④ SDA、SCL：I2C总线数据端、时钟端； ⑤ CEXT：时钟振荡器外接电容，典型值2700pF ⑥ ADR：地址引脚端。SAA1064引脚地址A1、A0采用ADR模 拟电压比较编址。当ADR引脚电平为0、3VDD/8，5VDD/8、VDD 时，相应引脚地址A2、A1、A0 分别为000、001、010、011；
特点：占用I/O端线少，电路较简单，编程较复 杂，CPU要定时扫描刷新显示。一般适用于显示位数 较多的场合。
LED显示器的扩展(显示方式)
LED数码管的显示方式：③静态与动态
静态显示:
各数码管在显示过程中持续得到送显信号，与各数码管接口 的I/O口线是专用的。
动态显示:
各数码管在显示过程中轮流得到送显信号，与各数码管接口 的I/O口线是共用的。
§0 开关量驱动输出接口电路
一、驱动发光二极管
二、 驱动继电器
三、光电隔离接口
LED输出电路
§1 LED数码管显示接口
一、LED数码管
LED显示器的扩展(结构)
LED数码管的结构：①共阳与共阴
公共阳极
接高电平
hgfedcba
高电平点亮 h g f …… a
f
a g
b
f
a g
b
ed c
ed c
三、静态显示方式及其典型应用电路
LED数码管显示分类：静态显示方式和动态显示方式。
⑴ 静态显示方式，每一位字段码分别从I/O控制口输 出，保持不变直至CPU刷新。
特点：编程较简单，但占用I/O口线多，一般适用 于显示位数较少的场合。
⑵ 动态显示方式，在某一瞬时显示一位，依次循环 扫描，轮流显示，由于人的视觉滞留效应，人们看 到的是多位同时稳定显示。
CO: 静动态控制，C0=1，动态显示，动态显示时，data1、 data2轮流从P8～P1输出，data3、data4轮流从P16～P9输出； C1: 显示位1、3亮暗选择，C1=1，选择亮； C2: 显示位2、4亮暗选择，C2=1，选择亮； C3: 测试位，C3=1，所有段亮； C4、C5、C6: 驱动电流控制位，C4、C5、C6分别为1时，驱动 电流分别为3mA、6mA、12mA；C4、C5、C6全为1时，驱动电流 最大，可达21mA。
⑶ 写数据操作格式
S SLAW A SADR A COM A data1 A data2 A data3 A data4 A P
红色部分由80C51发送，SAA1064接收； 黑色部分由SAA1064发送，80C51接收。
SLAW为写SAA1064寻址字节，
按图9-10所示连接电路:SAA1064（1）SLAW=01110000B; SAA1064（2）SLAW=01110110B。
其中0111（D7～4）为SAA1064器件地址， D3～1为A2A1A0寻址字节， 末位D0为R/W；
SADR为片内寄存器地址； COM为控制命令。
4、程序设计
【例9-7】已知8位显示符(共阴编码)已依次存入内RAM 51H～58H中,试按图910编程将其输入SAA1064(1),(2)动态显示,驱动电流为12mA。设VIIC软件包已 装入ROM,VSDA.VSCL.SLA.NUMB.MTD.MRD均已按8.3.2软件包小结中协议定义。
2、硬件电路设计
3、片内可编程功能
⑴ 片内寄存器
符号
COM
data1
data2
装载内容 控制命令 显示段码1 显示段码2
片内地址
00H
01H
02H
⑵ 控制命令COM
COM D7
D6
D5
D4
D3
00H —
C6
C5
C4
C3
data3 显示段码3
03H
data4 显示段码4
04H
D2
D1
D0
C2
C1
C0
7406 OC门 X 3
+5V
上拉 电阻 ×14
AT89C51
共阴 数码管
位 P1.5 P1.4
选 P1.3 P1.2
线 P1.2 P1.0
要求：此处为共阴数码管，P0口送段代码，P1口送位选信号。 通过查表实现动态显示。 条件：待显数据(00H—09H)已放在: 7FH—7AH单元中(分 别对应十万位～个位) 说明：由于用了反相驱动器7406，要用共阳译码表。
LED数码管分类：
按其内部结构可分为共阴型和共阳型；
按其外形尺寸有多种形式，使用较多的 是0.5"和0.8"；
按显示颜色也有多种形式，主要有红色 和绿色；
按亮度强弱可分为超亮、高亮和普亮。
正向压降一般为1.5～2V，额定电流为 10mA，最大电流为40mA。静态显示时取10mA 为宜，动态扫描显示，可加大脉冲电流，但 一般不超过40mA。
00H
80H
9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 1 1 1 1 0 1 1 0 F6H
10H
90H
显示数转换为显示字段码的步骤：
⑴ 从显示数中分离出显示的每一位数字 方法是将显示数除以十进制的权
⑵ 将分离出的显示数字转换为显示字段码 方法是查表
【例9-1】已知显示数存在内RAM 30H（高位）、 31H中，试将其转换为5位共阴字段码（顺序）， 存在以30H（高位）为首址的内RAM中。
P0.7
段 P0.6 P0.5
代 P0.4 P0.3
码 P0.2 P0.1 P0.0
7406 OC门 X 3
+5V
上拉 电阻 ×14
AT89C51
共阴 数码管
位 P1.5 P1.4
选 P1.3 P1.2
线 P1.2 P1.0
P0口送段 代码，P1 口送位选 信号。 待显数据 已经放在: 7FH— 7AH单元 (分别对应 十万位→ 个位) 使用共阳 译码表。
LED数码管动态显示举例
工作原理：从P0口送段代码,P1口送位选信号。段码虽同时 到达 6个LED，但一次仅一个LED被选中。利用“视觉暂 留”，每送一个字符并选中相应位线，延时一会儿,再送/选 下一个……循环扫描即可。
P0.7
段 P0.6 P0.5
代 P0.4 P0.3
码 P0.2 P0.1 P0.0
MOVC A, @A+DPTR ;查表
MOV SBUF, A ;经串行口发送到74LS164
JNB TI, $ ;查询送完一个字节的第8位？
CLR TI
;为下一字节发送作准备
INC R0
;R0指向下一个数据缓冲单元
CJNE R0，#36H，REDO ;判断是否发完6个数？
RET
;发完6个数就返回
TABLE：DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;共阳LED译
百度文库
二、LED数码管编码方式
表9-1 共阴和共阳LED数码管几种八段编码表
显示
共阴顺序小数点暗
共阴逆序小数点暗
共阳顺序 共阳顺序
数字 Dp g f e d c b a 16进制 a b c d e f g Dp 16进制 小数点亮 小数点暗
0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 0 0 FCH
静态显示特点:
无闪烁，用元器件多，占I/O线多，无须扫描，节省CPU时 间，编程简单。
动态显示特点:
有闪烁，用元器件少，占I/O线少，必须扫描，花费CPU时 间，编程复杂。(有多个LED时尤为突出）
1、并行扩展静态显示电路
2、串行扩展静态显示电路
要求：根据上图编写通过串行口和74LS164驱动
§2 键盘接口
一、键盘接口概述
1、按键开关去抖动问题
键盘的抖动时间一般为5～10ms，抖动现象会引起CPU 对一次键操作进行多次处理，从而可能产生错误。
码表
3、BCD码输出静态显示电路
CD4511是“BCD 码→七段共阴译码 /驱动”IC; 4511是 4线-7段锁存/译码/ 驱动电路，能将 BCD码译成7段显 示符输出。图中： 4511 ABCD为0～9 二进制数输入端(A 是低位)，abcdefg 为显示段码输出端， LE为输入信号锁存 控制(低电平有效)， 数码管为共阴数码 管。
19H
99H
5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 1 0 1 1 0 1 1 0 B6H
12H
92H
6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 1 0 1 1 1 1 1 0 BEH
02H
82H
7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 1 1 1 0 0 0 0 0 E0H
78H
F8H
8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH
h
h
h g f …… a
hgfedcba
低电平点亮
公共阴极
接地
＠ 单片机系统扩展LED数码管时多用共阳LED: 共阳数码管每个段笔画是用低电平(“0”)点亮的,要求驱 动功率很小；而共阴数码管段笔画是用高电平(“0”)点亮 的，要求驱动功率较大。 ＠ 通常每个段笔画要串一个数百欧姆的降压电阻。
LED数码管的软件译码
公共阳极
接高电平
hgfedcba
高电平点亮
h g f …… a
f
a g
b
f
a g
b
ed c
ed c
h
h
h g f …… a
hgfedcba
低电平点亮
公共阴极
接地
八段LED数码管段代码编码表(连线不同可有多种表):
字形 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 黑 共阳 0C0 0F9 0A4 0B0 99 92 82 0F8 80 90 0FF 共阴 3F 06 5B 4F 66 6D 7D 07 7F 6F 00
NUMB,#6
;置发送数据数:SADR+COM+data1～4=6
RO,#51H
;将51H～54H显示符数据移至32H～35H
MOVB
;
SLA,#01110000B;置SAA1064(1)写寻址字节SLAW
WRNB
;发送给SAA1064(1)
R0,#55H
;将55H～58H显示符数据移至32H～35H
利用4511实现静态显示与一般静态显示电路 不同，一是节省I／0端线，段码输出只需4根；二 是不需专用驱动电路，可直接输出；三是不需译 码，直接输出二进制数，编程简单；缺点是只能 显示数字，不能显示各种符号。
四、动态显示方式 及其典型应用电路
动态显示电路 连结形式： ① 显示各位的所有 相同字段线连在一起， 共8段，由一个8位 I/O口控制； ② 每一位的公共端 （共阳或共阴COM） 由另一个I/O口控制。
MOVB
;
SLA,#01110110B;置SAA1064(2)寻址字节SLAW
WRNB
;发送给SAA1064(2)
;
R1,#32H
;显示符数据移至32H～35H子程序
A,@R0
;读出
@R1,A
;存入
RO
;指向下一读出单元
R1
;指向下一存入单元
R1,#36H,MOVB1 ;判4个数据移完否?未完继续
;
共
阳LED数码管查表显示的子程序。
条件：系统有6个LED数码管,待显数据(00H—
D09SPHL)Y已:M放O在V 3D5PHT—R,3#0TAHB单LE元;共中阳(分LE别D数对码应管十译万码位表首→ 址个位)，
MOV R0，#30H ;待显数据缓冲区的个位地址
REDO：MOV A， @R0 ;通过R0实现寄存器间接寻址