文档介绍：北京联合大学
嵌入式系统设计与应用
实验报告
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课程:嵌入式系统设计与应用
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实验四数码管实验
实验目的及任务
目的:掌握数码管控制基本原理
任务:编写数码管驱动及测试程序
原理
数字显示电路是数字设备中不可或缺的组成部分,也是嵌入式系统中数字显示器常用的外围设备之一。在这里我们使用的数字显示器是共阴极八段数码管,这样可以免去布线和相互干扰的麻烦。
1)LED 的发光原理:
LED(Light Emitting Diode),即发光二极管。是一种半导体固体发光器件。它是利用固体
半导体置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所
以LED 的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由p 型半导体和n 型半导体组成的晶片,如下图,在p 型半导体和n 型半导体之间有一个过渡层,称为p-n 结。在某些半导体材料的PN 结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。当它处于正向工作状态时(即
两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜
色的光线,光的强弱与电流有关。
2)数码管
数码管是一种半导体发光器件,其基本单元是发光二极管。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);
按能显示多少个“8”可分为 1 位、2 位、4 位等等数码管;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。)的数码管。共阳数码管在接到+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)的数码管。共阴数
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(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。
八段数码管
八段数码管由 8 个发光二极管构成,通过不同的组合可用来显示数字 0∼9、字符 A∼F、
H、L、P、R、U、Y、符号“−”及小数点“.”。数码管的外形结构如图所示。
八段数码管引脚图
八段数码管显示器由 8 个发光二极管组成,如下图。基中 7 个长条形的发光管排列成“日”字形,另一个贺点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用,它能显示各种数字及部份英文字母。数码管有两种不同的形式:共阴极和共阳极。共阴极数码管的 8 个发光二极管的阴极(二极管负端)连接在一起。通常,公共阴极接低电平(一般接地),其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时,则该端所连接的字段导通并点亮,根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时,要求段驱动电路能提供额定的段导通电流,还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。共阴和共阳结构的数码管各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时,相应的笔划段发亮,由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8 个笔划段hgfedcba 对应于一个字节(8位)的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8 位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。例如,对于共阴数码管,当共阴极接地(为零电平),而阳极hgfedcba 各段为0111011时,显示器显示"P"字符,即对于共阴极数码管,“P”字符的字形码是73H。如果是共阳数码管,共阳极接高电平,显示“P”字符的字形代码应为10001100(8CH)。这里必须注意的是:很多产品为方便接线,常不按规则的方法去对应字段与位的关系,这时字形码就必须根据接线来自行设计了。
4)驱动方式
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, 因此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。
5)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