小知識 單片機用LED接口分析

常用的LED顯示器有LED狀態(tài)顯示器(俗稱(chēng)發(fā)光二極管)、LED七段顯示器(俗稱(chēng)數碼管)和LED十六段顯示器。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統狀態(tài)顯示;數碼管用于數字顯示十六段顯示器用于字符顯示。

數碼管結構

數碼管由8個(gè)發(fā)光二極管(以下簡(jiǎn)稱(chēng)字段)構成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示數字0~9、字符A ~ F、H、L、P、R、U、Y、符號“-”及小數點(diǎn)“.”。數碼管的外形結構如下圖所示。數碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結構。

數碼管工作原理

共陽(yáng)極數碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極(二極管正端)連接在一起。通常，公共陽(yáng)極接高電平(一般接電源)，其它管腳接段驅動(dòng)電路輸出端。當某段驅動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導通并點(diǎn)亮。根據發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數字或字符。此時(shí)，要求段驅動(dòng)電路能吸收額定的段導通電流，還需根據外接電源及額定段導通電流來(lái)確定相應的限流電阻。

共陰極數碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極(二極管負端)連接在一起。通常，公共陰極接低電平(一般接地)，其它管腳接段驅動(dòng)電路輸出端。當某段驅動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導通并點(diǎn)亮，根據發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數字或字符。此時(shí)，要求段驅動(dòng)電路能提供額定的段導通電流，還需根據外接電源及額定段導通電流來(lái)確定相應的限流電阻。

數碼管字形編碼

要使數碼管顯示出相應的數字或字符，必須使段數據口輸出相應的字形編碼。對照圖1(a)，字型碼各位定義為：數據線(xiàn)D0與a字段對應，D1與b字段對應……，依此類(lèi)推。如使用共陽(yáng)極數碼管，數據為0表示對應字段亮，數據為1表示對應字段暗;如使用共陰極數碼管，數據為0表示對應字段暗，數據為1表示對應字段亮。如要顯示“0”，共陽(yáng)極數碼管的字型編碼應為：11000000B(即C0H);共陰極數碼管的字型編碼應為：00111111B(即3FH)。依此類(lèi)推。

靜態(tài)顯示接口

靜態(tài)顯示是指數碼管顯示某一字符時(shí)，相應的發(fā)光二極管恒定導通或恒定截止。這種顯示方式的各位數碼管相互獨立，公共端恒定接地(共陰極)或接正電源(共陽(yáng)極)。每個(gè)數碼管的8個(gè)字段分別與一個(gè)8位I/O口地址相連，I/O口只要有段碼輸出，相應字符即顯示出來(lái)，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用CPU時(shí)間少，編程簡(jiǎn)單，顯示便于監測和控制，但其占用的口線(xiàn)多，硬件電路復雜，成本高，只適合于顯示位數較少的場(chǎng)合。

動(dòng)態(tài)顯示接口

動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱(chēng)為位掃描。通常，各位數碼管的段選線(xiàn)相應并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的I/O口控制;各位的位選線(xiàn)(公共陰極或陽(yáng)極)由另外的I/O口線(xiàn)控制。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各數碼管分時(shí)輪流選通，要使其穩定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數碼管，并送出相應的段碼，在另一時(shí)刻選通另一位數碼管，并送出相應的段碼。依此規律循環(huán)，即可使各位數碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺(jué)暫留效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺(jué)。

采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡(jiǎn)單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數較多時(shí)單片機要依次掃描，占用CPU較多的時(shí)間。