自动控制升降旗系统的设计毕业设计

自动控制升降旗系统的设计
摘要
本设计是关于自动控制升降旗系统的设计。

本着实用、调整控制方便、功能完善等方面的原则，采用在线编程、功能强大的单片机——P89C51RC2HFA来控制步进电机，实现国旗的自动升降等功能。

在步进电机的驱动电路上直接选用了模块化的控制器，大大减轻了CPU的负担，也完全符合快速设计的原则。

本系统设计了实现精确定时的时钟电路和用于掉电保护的存储电路，同时还设计了功能齐全的键盘/显示电路和使国旗飘扬的鼓风电路以及遥控电路。

该系统具有以下特点：可按键、可遥控自动控制升旗和降旗，并在任意指定位置自动停止，升旗过程中能准确与国歌乐曲同步；实现半旗状态的功能；具有断电保护功能；升降速度可调功能；还具有无线遥控的作用等特点。

需要设定的升、降过程以及半旗状态是通过按键实现，并能显示上升或下降时间和旗帜所在高度。

本系统的创新点包括：防止升降旗过程中出现冒顶系统；国旗到达顶点时，旗面保持迎风飘扬而不缠杆。

在实现以上功能的过程中，升降旗时间在30～120秒内可调，通过改变步进电机的转动速度来改变旗帜上升或下降的速度，并通过LED显示上升或下降时间和旗帜所在高度。

旗帜达到顶端后，由鼓风机提供风源使旗帜始终处于飘扬的状态。

测试表明，该自动控制升降旗系统达到了题目所有的任务要求，同时在发挥部分的设计要求之上，我们还提出了具有特色的创新点。

在操作方便和误差较小的基础上，保证了系统完整协调地工作。

关键字：自动控制；断电保护；无线遥控；冒顶
ABSTRACT
The design is based on the practical and convenient adjustment control, and so functional improvement, with the off online programming, the powerful MCU
--P89C51RC2HFA to stepper motor control, to realize the automatic raising/lowering of the national flag. Stepper motor drive circuit is directly in the selection of a modular controller, thus reducing the burden on the CPU, but also with the rapid design principle. The system is designed to achieve precise timing and the clock circuit used for solving the memory circuit, but also designed a fully functional keyboard / display circuit, so that the national flag flying and remote control circuit blast.
The system has the following features: a flag raising and lowering can be controlled by button or remote control, and can automatically stop at any designated location, the national anthem and flag-raising process can accurately music synchronization; Function of achieving the half-mast state; Have power outages protective function; Adjustable rate movements function; The role also has wireless remote control features. Set the ascending, descending process of the state and
half-mast through the button, and it can show the time and tallness in rise or lowering.
The innovation of the system include: preventing flag rising emerged in the course of rising; Flag arrived at the apex, to keep the flag fluttering in the wind rather than wrapped around poles. In the process of achieving the above functions, 30-120 seconds for the flag rising is adjustable, by changing the rotational speed of the step motor, the flag raising speed can be changed, and the time & tallness will be showed on the LED. After the flag reached the top, the wind provided by the blower will make the flag in fluttering state
The test results show that the flag controlling system raising a topic all of the tasks and requirements, and some features are on top of the design requirements. We have initiated unique innovations.
Based on less error and convenient operation, the system is ensured to work integrated and coordinate.
Keyword: Automatic control；Wireless remote control；Power outages protective；Rising emerged
目录
摘要—————————————————————— 1 ABSTRACT ——————————————————— 2 目录—————————————————————— 4
1.设计总体要求—————————————————6
2.方案的比较与选择———————————————7 2.1单片机的选择—————————————————7 2.2电机的选择——————————————————14 2.3系统工作电源的制作——————————————16 2.4显示的选择——————————————————18
3.系统设计———————————————————20 3.1 系统框图——————————————————20 3.2系统硬件设计—————————————————21
3.3软件设计———————————————————29
4、系统原理与理论分析——————————————36 4.1单片机最小系统组成——————————————36
4.2控制原理———————————————————36
5、操作说明———————————————————41 5.1数码管显示说明————————————————41 5.2按键操作说明—————————————————42
5.3具体操作方法和实现的功能————————————43
6、系统调试与测试结果——————————————46 6.1系统分块调试—————————————————46 6.2测试结果———————————————————46
6.3误差分析———————————————————49
7、特色与创新——————————————————50
8、参考文献———————————————————51
9、致谢辞———————————————————52附录：部分芯片简介中英文对照——————————53
1.设计总体要求
采用P89C51RC2HFA单片机、步进电机、WT2560语音芯片、时钟芯片
X1226I、显示电路、遥控电路、按键等基本的部分组成的控制国旗升降系统。

采用由单片机控制的步进电机带动国旗升降，实现对国旗升降的自动控制。

采用接近开关FR12-4DN，防止旗帜在最高点或最低点误动作，从而实现了双重保险的作用。

使用抱闸装置保证步进电机在不通电的时候静止不动。

本系统应实现以下特点：
（1）可手动、可遥控。

即可以通过按键来控制旗帜的匀速升降,也可以通过遥控器来实现远距离控制；
（2）可以按照用户的要求上升或下降到指定位置，并可在任意位置停止；
（3）国旗在上升过程中能准确与国歌乐曲同步；
（4）能实现半旗的升降功能；
（5）具有断电保护功能；
在实现以上功能的过程中，升降旗时间在30～120秒内可调，通过改变步进电机的转动速度来改变旗帜上升或下降的速度，并通过LED显示上升或下降时间和旗帜所在高度。

旗帜达到顶端后，由鼓风机提供风源使旗帜始终处于飘扬的状态。

2.方案的比较与选择
2.1单片机的选择
单片机（即CPU）是本系统的工作核心，它的选择不仅关系到系统的工作效率，同时也为系统的工作提供可靠的保障，因此CPU的选择是系统的关键所在。

方案一：采用AT89C51单片机实现，单片机软件编程自由度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制。

但是AT89C51需外接模数转换器来满足数据采样，硬件电路相对复杂。

另外，增强型单片机在线操作不易掌握，需要用仿真器来实现软硬件调试，较为繁琐。

方案二：采用P89C51RC2HFA单片机实现，该单片机内部资源丰富，集成了内部看门狗、双数据指针、在线系统编程（串行下载目标程序）等功能，软硬件调试方便。

P89C51RC2HFA简介：
P89C51RB2/RC2/RD2 具有16K/32K/64K 并行可编程的非易失性FLASH 程序存储器并可实现对器件串行在系统编程ISP 和在应用中编程(IAP) 在系统编程ISP In-System Programming 当MCU 安装在用户板上时允许用户下载新的代码在应用中编程IAP In-Application Programming MCU 可以在系统中获取新代码并对自己重新编程这种方法允许通过调制解调器连接进行远程编程片内ROM 中固化的默认的加载程序Boot Loader 允许ISP 通过UART 将程序代码装入Flash 存储器而Flash 代码中，而不需要加载程序对于IAP 用户程序擦除和重编程Flash Memory 的操作是通过使用片内ROM 中的标准程序，该器件的1 个机器周期由6 个时钟周期组成因此运行速度是传统80C51 的2 倍一个OTP 配置位可让用户选择传统的12 时钟周期该系列单片机是80C51 微控制器的派生器件是采用先进CMOS 工艺制造的8 位微控制器指令系统与80C51 完全相同，
有4 组8 位I/O 口3 个16 位定时/计数器多个中断源4 个中断优先级嵌套中断结构 1 个增强型UART 片内振荡器及时序电路，新增的特性使得89C51RB2/RC2/RD2 成为功能更强大的微控制器更好地支持应用于脉宽调制高速I/O 递增/递减计数能力如电机控制等场合。

●80C51 核心处理单元；
●具有ISP 和IAP 功能的片内FLASH 程序存储器；
●片内Boot ROM 包含底层FLASH 编程子程序以实现通过UART 下载程序；
●可实现最终用户应用的编程IAP；
●与87C51 兼容的并行编程硬件接口；
●每个机器周期为6 个时钟周期标准；
●可选择12 个时钟周期的机器周期；
●采用6 时钟周期时频率可高达20MHz 相当于40MHz 采用12 时钟周期时
频率可达33MHz；
●全静态操作；
●RAM 可扩展到64K 字节；
● 4 个中断优先级；
●7 个中断源；
● 4 个8 位I/O 口；
●全双工增强型UART；
帧错误检测；
自动地址识别；
●电源控制模式
时钟可停止和恢复
空闲模式
掉电模式
●可编程时钟输出；
●异步端口复位；
●双DHSR 寄存器；
●低EMI 禁止ALE；
●可编程计数器阵列PCA。

PWM捕获/比较。

P89C51RC2HFA是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。

使用philips 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得P89C51RC2HFA众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

图 2.1 P89C51RC2HFA管脚图
P89C51RC2HFA具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，两个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，P89C51RC2HFA 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

8 位微控制器（见图2.1）
（1）VCC : 电源
GND: 地
P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。

对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，
将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

(2)引脚号第二功能
P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出
P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）
P1.5 MOSI（在系统编程用）
P1.6 MISO（在系统编程用）
P1.7 SCK（在系统编程用）
P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。

对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DHSR）时，P2 口送出高八位地址。

在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。

对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

P3口亦作为P89C51RC2HFA特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

引脚号第二功能
P3.0 RXD（串行输入）
P3.1 TXD（串行输出）
P3.2 INT0(外部中断0)
P3.3 INT0(外部中断0)
P3.4 T0（定时器0外部输入）
P3.5 T1（定时器1外部输入）
P3.6 WR(外部数据存储器写选通)
P3.7 RD(外部数据存储器写选通)
RST: 复位输入。

晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。

看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。

特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。

DISRTO默认状态下，复位高电平有效。

ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。

在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。

在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。

然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。

如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。

这一位置“1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。

否则，ALE 将被微弱拉高。

这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。

PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。

当P89C51RC2HFA从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。

EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。

为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。

为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。

在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。

XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

(3)P89C51RC2HFA 特殊寄存器映象及复位值
特殊功能寄存器
并不是所有的地址都被定义了。

片上没有定义的地址是不能用的。

读这些地址，一般将得到一个随机数据；写入的数据将会无效。

用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。

由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0”。

定时器2 寄存器：寄存器T2CON 和T2MOD 包含定时器2 的控制位和状态位，寄存器对RCAP2H和RCAP2L是定时器2的捕捉/自动重载寄存器。

中断寄存器：各中断允许位在IE寄存器中，六个中断源的两个优先级也可在IE 中设置。

(4)T2CON：定时器/计数器2控制寄存器
T2CON 地址为0C8H 复位值：0000 0000B位可寻址
TF2 EXF2 RLCLK TCLK EXEN2 TR2
7 6 5 4 3 2 1 0
符号功能
TF2 定时器2 溢出标志位。

必须软件清“0”。

RCLK=1 或TCLK=1 时，TF2
不用置位。

EXF2
定时器2 外部标志位。

EXEN2=1 时，T2EX 上的负跳变而出现捕捉或重载时，EXF2 会被硬件置位。

定时器2 打开，EXF2=1 时，将引导CPU执行定时器2 中断程序。

EXF2 必须如见清“0”。

在向下/向上技术模式（DCEN=1）下EXF2不能引起中断。

RCLK
串行口接收数据时钟标志位。

若RCLK=1，串行口将使用定时器2 溢出脉冲作为串行口工作模式1 和3 的串口接收时钟；RCLK＝0，将使用定时器1计数溢出作为串口接收时钟。

TCLK
串行口发送数据时钟标志位。

若TCLK=1，串行口将使用定时器2 溢出脉冲作为串行口工作模式1 和3 的串口发送时钟；TCLK＝0，将使用定时器1计数溢出作为串口发送时钟。

EXEN2
定时器2外部允许标志位。

当EXEN2=1时，如果定时器2没有用作串行时钟，T2EX（P1.1）的负跳变见引起定时器2 捕捉和重载。

若EXEN2＝0，定时
器2将视T2EX端的信号无效TR2 开始/停止控制定时器2。

TR2=1，定时器2开始工作定时器2 定时/计数选择标志位。

＝0，定时；＝1，外部事件计数（下降沿触发）捕捉/重载选择标志位。

当EXEN2=1时，＝1，T2EX出现负脉冲，会引起捕捉操作；当定时器2溢出或EXEN2=1时T2EX出现负跳变，都会出现自动重载操作。

＝0 将引起T2EX 的负脉冲。

当RCKL=1或TCKL＝1时，此标志位无效，定时器2溢出时，强制做自动重载操作。

双数据指针寄存器：为了更有利于访问内部和外部数据存储器，系统提供了两路16位数据指针寄存器：位于SFR中82H~83H的DP0和位于84H～85。

特殊寄存器AUXR1中DPS＝0 选择DP0；DPS=1 选择DP1。

用户应该在访问数据指针寄存器前先初始化
(5)存储器结构
MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。

外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。

程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。

对于P89C51RC2HFA 89S52，如果EA 接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H～1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2000H~FFFFH。

数据存储器：P89C51RC2HFA 有256 字节片内数据存储器。

高128 字节与特殊功能寄存器重叠。

也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。

当一条指令访问高于7FH 的地址时，寻址方式决定CPU 访问高128 字节RAM 还是特殊功能寄存器空间。

直接寻址方式访问特殊功能寄存器（SFR）。

例如，下面的直接寻址指令访问0A0H（P2口）存储单元MOV 0A0H , #data使用间接寻址方式访问高128 字节RAM。

例如，下面的间接寻址方式中，R0 内容为0A0H，访问的是地址0A0H的寄存器，而不是P2口（它的地址也是0A0H）。

MOV @R0 , #data堆栈操作也是简介寻址方式。

因此，高128字节数据RAM也可用于堆栈空间。

2.2电机的选择
电机在本系统中是国旗升降的主要控制部件，它为系统提供动力支持。

本文从以下几个方面阐述本系统的方案。

方案一：采用直流电机控制升降旗运动，直流电机力量大，能获得较大的启动转矩，相应快，但控制复杂，不能自锁。

方案二：采用步进电机控制升降旗运动，步进电机是一种作为控制用的特种电机, 它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的, 其特点是没有积累误差(精度为100%), 所以广泛应用于各种开环控制。

步进电机的运行要有一电子装置进行驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移, 或者说: 控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。

所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。

所以，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位目的。

步进电机不需要使用传感器就能精确定位，而且通过给定的脉冲周期，能够以任意速度转动，定矩运动教精确。

虽然步进电机不能高速转动，但根据题目要求的时间和移动距离，步进电机完全能够符合要求，是该种要求下广泛使用的一种电机。

基于上述理论分析，我们选择了方案二。

所选步进电机的型号为17HS101，同时考虑降低CPU的负担，避免让CPU 来产生步进电机的驱动脉冲节拍以及驱动步进电机的功率驱动电路，因此我们也直接购置与步进电机配对的驱动器，该驱动器型号为SH-2H042Mb，为两相四线式，细分的步距角有0.045°、0.09°、0.18°、0.36°、0.9°等5档。

步进电机的控制非常简单，从理论上说，只需给驱动器脉冲信号即可，每给驱动器一个CP脉冲，步进电机就旋转一个步距角（细分时为一个细分步距角），也就是说步进电机时时跟随CP脉冲的变化。

但是实际上，如果CP信号变化太快，步进电机由于惯性将跟随不上电信号的变化，这时就会产生堵转和丢步现象。

所以步进电机在启动时，必须有升速过程；在停止时必须有降速过程，一般来说升速和降速过程规律相同，以下以升速为例介绍。

升速过程由突跳频率加升速曲线组成（降速过程反之）。

突跳频率是指步进电机在静止状态时突然施加的脉冲启动频率，此频率不可太大，否则也会产生堵
转和丢步。

升降速曲线一般为指数曲线或经过修调的指数曲线，当然也可采用直线或正弦曲线等。

用户需根据自己的负载选择合适的突跳频率和升降速曲线，找到一条理想的曲线并不容易，一般需要多次‘试机’才行。

指数曲线在实际软件编程中比较麻烦，一般事先算好时间常数存贮在计算机存贮器内，工作过程中直接选取。

步进电机的升降速设计为控制软件的主要工作量，其设计水平将直接影响电机运行的平稳性、升降速快慢、电机运行声音、最高速度、定位精度。

一种特例是：步进电机的运行速度不超过突跳频率，这时将不存在升降速问题。

2.3系统工作电源的制作
直流稳压电源的制作方案较多，而且可供选择的余地也较大，我们本着简单、实用、安全、可靠的原则，着重从以下两个方案中进行了论证选择：方案一：采用开关电源，优点是输出功率大、体积小、效率低；缺点是输出纹波系数较大、对电网易产生干扰。

方案二：采用传统的线性稳压电源，优点是输出电压可以随意调节、输出纹波系数较小；缺点是效率低、体积大、电路较为复杂，综合成本较高。

综合制作难易程度以及成本和本系统使用实际情况，我们选用了第一套方案。

为了能满足步进电机驱动器所需供电电压为单24V/1.7A的要求，我们直接购置了24V/6.5A输出的开关电源作为步进电机的电源。

开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！主要用于工业以及一些家用电器上，如电视机，电脑等。

转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50HZ高很多。

所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热，成本很低，如果不将50HZ变为高频那开关电源就没有意义。

开关电源的按工作原理包括以下部分:
(1).交流电源输入经整流滤波成直流;
(2).通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器
初级上;
(3).开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;
(4).输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的。

交流电源输入时一般要经过厄流圈一类东西，过滤掉电网上的干扰，同时也过滤电源对电网的干扰；在功率相同时，开关频率越高，开关变压器的体积就越小，但对开关管的要求就越高；开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头，以得到需要的输出；一般还应该增加一些保护电路，比如空载、短路等保护，否则可能会烧毁开关电源。

(一)、主电路：从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：
(1)、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。

(2)、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。

(3)、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。

(4)、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

(二)、控制电路：一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。

(三)、检测电路：除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表资料。

(四)、辅助电源：提供所有单一电路的不同要求电源。

2.4显示的选择
方案一：用LED数码管显示旗帜所在的高度和升降旗时间，本题中只需要8只LED数码管进行动态显示高度、时间以及运动状态，优点是接口简单，易于控制，而且比较直观，可视化较强。

方案二：用LED液晶显示器显示，优点是能显示更多的字符，有着良好的人机界面，缺点是控制比较复杂，性能价格比较高。

基于上述分析，所以我们选择方案一。

LED数码管分共阳极与共阴极两种，其工作特点是，当笔段电极接低电平，公共阳极接高电平时，相应笔段可以发光。

共阴极LED数码管则与之相反，它是将发光二极管的阴极(负极)短接后作为公共阴极。

当驱动信号为高电平、Ө端接低电平时，才能发光。

LED的输出光谱决定其发光颜色以及光辐射纯度，也反映出半导体材料的特性。

常见管芯材料有磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、氮化镓(GaN)等，其中氮化镓可发蓝光。

发光颜色不仅与管芯材料有关，还与所掺杂质有关，因此用同一种管芯材料可以制成发出红、橙、黄、绿等不同颜色的数码管。

其它颜色LED数码管的光谱曲线形状与之相似，仅入，值不同。

LED数码管的产品中，以发红光、绿光的居多、这两种颜色也比较醒目。

LED数码管等效于多只具有发光性能的PN结。

当PN结导通时，依靠少数载流子的注人及随后的复合而辐射发光，其伏安特性与普通二极管相似。

在正向导通之前，正向电流近似于零，笔段不发光。

当电压超过开启电压时，电流就急剧上升，笔段发光。