72显示器接口技术
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§7.2 显示器接口技术
7.2.1 LED显示器及其接口 7.2.2 LCD显示器及其接口 7.2.3 键盘/显示器接口实例
1
单片机应用系统常用的显示器件有：
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）
共阴极结构中：所有发光二极管的阴极接 在一起形成公共端COM，使用时COM端接 低电平，当某段发光二极管的阳极接高电 平时，则该段二极管发光显示字符。
共阳极结构中：所有发光二极管的阳极接 在一起形成公共端COM，使用时COM端接 高电平，当某段发光二极管的阴极接低电 平时，则该段二极管发光显示字符。
COM
软件译码电路
12
比较：
硬件译码器一般都具有直接驱动LED的能 力，且占用单片机系统接口资源少（字形 口只需4个口线），编程简单。缺点是显示 字形有限，通常只能显示0~9十个字符。
软件译码方式显示字形较多，可由用户自 己编码决定。其缺点是占用单片机系统接 口资源较多（字形口需8个口线），且一般 要配置驱动器（如7406、7407、8718） 编程相对复杂。
分析：由于每段驱动电流在10mA左右，P1 口完全可胜任，而位驱动最大电流在80mA 左右，单片机的I/O口无法胜任。
故P2.0~P2.4经一反相驱动器驱动位。 LED采用共阳极显示器，为使LED点亮，位
驱动应是高电平，段驱动应是低电平。采用 从左到右循环方式。
13
4. LED显示器的显示方式
在单片机应用系统中，一般要同时使 用N片七段LED构成N位LED显示器。
LED的公共端COM叫显示器的位选线， a～g称为段选线，这样N位LED显示 器有N根位选线，N8根段选线(包括 小数点位)。位选线控制LED的每一位 是否显示，段选线控制每一位的显示 字符。
14
根据位选线与段选线的接法，LED 有两种显示方式:
静态显示方式 动态显示方式
15
(1) 静态显示方式
所有的位选线COM连接到一起接低 电平(共阴极)或接高电平(共阳极)， 每一位LED的段选线连接到一个8位 显示输出口上，这样N位显示器共需 要8N根显示输出线，显示时位与位 之间是相互独立的。
按照显示代码获得形式的不同，可 分为两种： 硬件译码方式 软件译码方式
10
(1)硬件译码方式(以硬件为主的接口方法 )
采用BCD码译码器/驱动器通过译码把一位 BCD码翻译为相应的字形代码，然后由驱 动器提供足够的功率去驱动发光二极管。
MCS-51
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3
BCD译码器
a
D
b
C
c
d
B
e
A
f
g
dp
硬件译码电路
+5v a COM
b c d e f g dp
11
(2)软件译码方式(以软件为主的接口方法 )
由软件完成硬件译码器的功能。
MCS-51
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
R×8´
驱动器
a b c d e f g dp
16
N位LED静态显示原理图
17
2位共阳极LED与单片机静态显示接口方式
18
静态显示方式特点：
优点: 具有显示亮度高，显示稳定， 控制方便等。
缺点: 显示的位数较多时，占用的 I/O口线较多。
19
(2)动态显示方式
动态显示的硬件接法是将所有LED 显示器的段选线并在一起，接到一 个8位的I/O口上，形成段选线的 多路复用，而位选线则分开接到各 自的控制I/O线上，形成各位的分 时选通。
23
下图为8位LED动态显示2003.10.10的过程。 图(a)是显示过程，某一时刻，只有一位 LED被选通显示，其余位则是熄灭的； 图(b)是实际显示结果，人眼看到的是8位 稳定的同时显示的字符。
24
例:LED的动态显示电路由MCS-51单片机的 P1口和P2口分别驱动LED的段和位，试问: 如要显示1、2、3、4、5，P1.0~P1.7分别 对应a~dp，则段驱动与位驱动及显示状态 如何？(设LED采用共阳极显示器)如图1所示
88H
1
06H
F9H
b
7CH
83H
2
5BH
A4H
C
39H
C6H
3
4FH
B0H
d
5EH
A1H
4
66H
99H
E
79H
86H
5
6DH
92H
F
71H
8EH
6
7DH
82H
P
73H
8CH
7
07H
F8H
—
40H
BFH
8
7FH
80H
全灭
00H
FFH
9
6FH
90H
●
80H
7FH
9
3. LED显示器的接口方式
所谓LED接口方式是指LED七段数码 显示器与单片机的连接方式。
5
为了要显示某个字形，则应使此字形 的相应段点亮，也即送一个不同的电平组 合代表的数据来控制 LED的显示字形，此 数据称为字符的段码。数据字位数与LED 段码的关系如表所示：
数据字位数与LED段码的关系 数据位数 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 LED段码 Dp g f e d c b a
2
LED显示器 内部由发光二极管组成段显示。
数码管结构分为共阳极型和共阴极型
LCD液晶显示器 常用的LCD可为字符型和点阵型两类 字符型可用来显示字符和数字 点阵型可用来显示汉字及图形
3
7.2.1 LED显示器及其接口
1.LED结构
a)共阴极结构 b)共阳极结构 c)外引脚图
4
2.LED的工作原理
6
a
f
b
g
e
c
Dp
d
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Dp g
f
e
d
c
b
a
7
LED显示“0”示意图 a
f
b
g
e
c
Dp
d
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Dp g
f
e
d
c
b
a
8
常用字符显示编码表
显示字符 共阴段码 共阳段码 显示字符 共阴段码 共阳段码
0
3FH
C0H
Leabharlann Baidu
A
77H
20
反 相 位 驱 动 器
图1 5位LED动态显示电路
21
N位动态LED显示原理图
22
动态显示方式原理：
LED在每一个时间段内只显示一位， 在此期间只使一位LED的位选线有效， 则在此期间内只有一位LED显示，而 其他LED不显示，通过程序或硬件电 路控制，各LED在一个显示周期内分 别显示一段时间，当一个显示周期足 够短时（小于100ms），由于人眼的 视觉暂留特性，使人感觉每个LED总 在亮。
7.2.1 LED显示器及其接口 7.2.2 LCD显示器及其接口 7.2.3 键盘/显示器接口实例
1
单片机应用系统常用的显示器件有：
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）
共阴极结构中：所有发光二极管的阴极接 在一起形成公共端COM，使用时COM端接 低电平，当某段发光二极管的阳极接高电 平时，则该段二极管发光显示字符。
共阳极结构中：所有发光二极管的阳极接 在一起形成公共端COM，使用时COM端接 高电平，当某段发光二极管的阴极接低电 平时，则该段二极管发光显示字符。
COM
软件译码电路
12
比较：
硬件译码器一般都具有直接驱动LED的能 力，且占用单片机系统接口资源少（字形 口只需4个口线），编程简单。缺点是显示 字形有限，通常只能显示0~9十个字符。
软件译码方式显示字形较多，可由用户自 己编码决定。其缺点是占用单片机系统接 口资源较多（字形口需8个口线），且一般 要配置驱动器（如7406、7407、8718） 编程相对复杂。
分析：由于每段驱动电流在10mA左右，P1 口完全可胜任，而位驱动最大电流在80mA 左右，单片机的I/O口无法胜任。
故P2.0~P2.4经一反相驱动器驱动位。 LED采用共阳极显示器，为使LED点亮，位
驱动应是高电平，段驱动应是低电平。采用 从左到右循环方式。
13
4. LED显示器的显示方式
在单片机应用系统中，一般要同时使 用N片七段LED构成N位LED显示器。
LED的公共端COM叫显示器的位选线， a～g称为段选线，这样N位LED显示 器有N根位选线，N8根段选线(包括 小数点位)。位选线控制LED的每一位 是否显示，段选线控制每一位的显示 字符。
14
根据位选线与段选线的接法，LED 有两种显示方式:
静态显示方式 动态显示方式
15
(1) 静态显示方式
所有的位选线COM连接到一起接低 电平(共阴极)或接高电平(共阳极)， 每一位LED的段选线连接到一个8位 显示输出口上，这样N位显示器共需 要8N根显示输出线，显示时位与位 之间是相互独立的。
按照显示代码获得形式的不同，可 分为两种： 硬件译码方式 软件译码方式
10
(1)硬件译码方式(以硬件为主的接口方法 )
采用BCD码译码器/驱动器通过译码把一位 BCD码翻译为相应的字形代码，然后由驱 动器提供足够的功率去驱动发光二极管。
MCS-51
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3
BCD译码器
a
D
b
C
c
d
B
e
A
f
g
dp
硬件译码电路
+5v a COM
b c d e f g dp
11
(2)软件译码方式(以软件为主的接口方法 )
由软件完成硬件译码器的功能。
MCS-51
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
R×8´
驱动器
a b c d e f g dp
16
N位LED静态显示原理图
17
2位共阳极LED与单片机静态显示接口方式
18
静态显示方式特点：
优点: 具有显示亮度高，显示稳定， 控制方便等。
缺点: 显示的位数较多时，占用的 I/O口线较多。
19
(2)动态显示方式
动态显示的硬件接法是将所有LED 显示器的段选线并在一起，接到一 个8位的I/O口上，形成段选线的 多路复用，而位选线则分开接到各 自的控制I/O线上，形成各位的分 时选通。
23
下图为8位LED动态显示2003.10.10的过程。 图(a)是显示过程，某一时刻，只有一位 LED被选通显示，其余位则是熄灭的； 图(b)是实际显示结果，人眼看到的是8位 稳定的同时显示的字符。
24
例:LED的动态显示电路由MCS-51单片机的 P1口和P2口分别驱动LED的段和位，试问: 如要显示1、2、3、4、5，P1.0~P1.7分别 对应a~dp，则段驱动与位驱动及显示状态 如何？(设LED采用共阳极显示器)如图1所示
88H
1
06H
F9H
b
7CH
83H
2
5BH
A4H
C
39H
C6H
3
4FH
B0H
d
5EH
A1H
4
66H
99H
E
79H
86H
5
6DH
92H
F
71H
8EH
6
7DH
82H
P
73H
8CH
7
07H
F8H
—
40H
BFH
8
7FH
80H
全灭
00H
FFH
9
6FH
90H
●
80H
7FH
9
3. LED显示器的接口方式
所谓LED接口方式是指LED七段数码 显示器与单片机的连接方式。
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为了要显示某个字形，则应使此字形 的相应段点亮，也即送一个不同的电平组 合代表的数据来控制 LED的显示字形，此 数据称为字符的段码。数据字位数与LED 段码的关系如表所示：
数据字位数与LED段码的关系 数据位数 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 LED段码 Dp g f e d c b a
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LED显示器 内部由发光二极管组成段显示。
数码管结构分为共阳极型和共阴极型
LCD液晶显示器 常用的LCD可为字符型和点阵型两类 字符型可用来显示字符和数字 点阵型可用来显示汉字及图形
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7.2.1 LED显示器及其接口
1.LED结构
a)共阴极结构 b)共阳极结构 c)外引脚图
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2.LED的工作原理
6
a
f
b
g
e
c
Dp
d
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Dp g
f
e
d
c
b
a
7
LED显示“0”示意图 a
f
b
g
e
c
Dp
d
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Dp g
f
e
d
c
b
a
8
常用字符显示编码表
显示字符 共阴段码 共阳段码 显示字符 共阴段码 共阳段码
0
3FH
C0H
Leabharlann Baidu
A
77H
20
反 相 位 驱 动 器
图1 5位LED动态显示电路
21
N位动态LED显示原理图
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动态显示方式原理：
LED在每一个时间段内只显示一位， 在此期间只使一位LED的位选线有效， 则在此期间内只有一位LED显示，而 其他LED不显示，通过程序或硬件电 路控制，各LED在一个显示周期内分 别显示一段时间，当一个显示周期足 够短时（小于100ms），由于人眼的 视觉暂留特性，使人感觉每个LED总 在亮。