实验四、数码管动态扫描显示实验

一、实验目的

1．学习和理解数码管动态扫描的工作原理

2．学习和掌握数码管动态扫描的电路接口设计及程序编写

二、实验设备

1．仿真器

2．单片机最小系统教学实验模块

3．动态数码管显示模块

三、实验要求

    使8位数码管显示“0 1 2 3 4 5 6 7”字样。

四、实验原理

4．1  8段数码管显示原理

数码管中的每一段相当于一个发光二极管，8段数码管则具有8个发光二极管。对于“共阳极”的数码管，内部每个发光二极管的阳极被接在一起，成为该各段的公共选通线；发光二极管的阴极则成为段选线。对于“共阴极”数码管，则正好相反，内部发光二极管的阴极接在一起，阳极成为段选线。这两种数码管的驱动方式是不同的。当需要点亮“共阳极”数码管的一段时，公共段需接高电平（即写逻辑1）、该段的段选线接低电平（即写逻辑0），从而该段被点亮。当需要点亮“共阴极”数码管的一段时，公共段需接低电平（即写逻辑0）、该段的段选线接高电平（即写逻辑1），该段被点亮。

数码管的段位顺序如右图所示：

一般来说在一个字节中按照abcdefg dp的顺序放置字型码，比如在一个“共阴极”数码管上要显示“1”，则b、c段需被点亮，因此在段选线中写入60H。例如使用P0口接段选线，则使用下面的语句即可点亮数码管：      MOV   P0，#06H

对应规则：

a----->D7

b----->D6

c----->D5

d----->D4

e----->D3

f----->D2

g----->D1

dp---->D0

4．2 多位数码管的显示

在多位8段数码管显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个单片机的8位I/O口控制，形成段选线的多路复用。而各位数码管的共阳极或共阴极分别由单片机独立的I/O口线控制，顺序循环地点亮每位数码管，这样的数码管驱动方式就称为“动态扫描”。在这种方式中，虽然每一时刻只选通一位数码管，但由于人眼具有一定的“视觉残留”，只要延时时间设置恰当，便会感觉到多位数码管同时被点亮了。

8位8段LED动态显示器电原理图如图2-1所示。

                      图2-1  8位8段LED动态显示器电原理图

图2-1所示为一个8位8段LED动态显示器电路原理图。其中段选线占用一个8位I/O口，位选线占用一个8位I/O口，由于各位的段选线并联，段线码的输出对各位来说都是相同的。因此，同一时刻，如果各位位选线都处于选通状态的话，8位LED将显示相同的字符。若要各位LED能够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一位的位选线处于选通状态时，其它各位的位选线处于关闭状态，这样，8位LED中只有选通的那一位显示出字符，而其它位则是熄灭的。同样，在下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，而其他的位选线处于关闭状态。如此循环下去，就可以使各位“同时”显示出将要显示的字符。由于人眼有视觉暂留现象，只要每位显示间隔足够短，则可造成多位同时亮的假象，达到显示的目的。

五、实验步骤

8位共阳极数码管动态扫描显示的单片机电路连线如图2-2所示，图中的三角形符号是加在位选线上的驱动，即74HC245，这一举措使得数码管能够得到合适的亮度。

图2-2  扫描8位LED动态显示器

1、按照图2-2的电路原理，用导线正确连接动态扫描方式实验模块和单片机最小系统模块。

2、示例程序如下：

ORG  0000H

START: MOV R1,#01h

       MOV R0,#00H

       MOV R2,#08H

DISP:  MOV DPTR,#TAB

       MOV A,R0

       MOVC A,@A+DPTR

       MOV P0,A

       MOV A,R1

       MOV P1,A

       ACALL DL10MS

       INC R0

       MOV A,R1

       RL A

       MOV R1,A

       DJNZ R2,DISP

       AJMP START

DL10MS:MOV R7,#01H

DL0:   MOV R6,#0FH

DL1:   nop

       nop

       DJNZ R6,DL1

       DJNZ R7,DL0

       RET

tab:   db 03h,09FH,25h,0Dh,099h,49h,41h,01Fh,01h,09h,0BFH

END               ； 0 1 2 3 4 5 6 7的字型码 

将程序调入仿真器进行调试，直至达到实验要求。

六、实验报告

1． 画出实验电路原理图，并简要分析电路的执行过程。

2． 画出单片机程序的流程图，给出程序清单，并给予适当注释。

3． 电路中74HC245的作用是什么？

4． 如果将数码管换成共阳极，电路中要做那些修改？程序中要做哪些修改，给出共阳极数码管动态扫描显示的电路和程序清单。

5．实验过程中遇到哪些问题，是如何解决的？

第二篇：数码管动态扫描实验实验报告及程序

实验七 数码管动态扫描实验

姓名 专业 学号 2010412381 成绩

一、实验目的

1. 掌握Keil C51软件与protues软件联合仿真调试的方法；

2. 掌握单片机对数码管的动态显示控制方式；

3. 掌握定时器的基本使用及编程方法。

二、实验仪器与设备

1.微机1台 2.Keil C51集成开发环境 3.Proteus仿真软件

三、实验内容

1. 用Proteus设计一8位数码管动态扫描显示电路。要求利用P0口 做数码管的段选线，P1.0~P1.2与74LS138译码器的3个输入端相连，其译码输出Y0~Y7作为数码管的位选线。参考电路见后面实验报告。

2. 编写程序，将数字1~8分别显示在8个数码管上，要求显示无闪烁。

3. 延长每个数码管选通的时间（如500ms），观察动态扫描过程。

4. 编写程序，利用Proteus中的“激励源/DCLOCK/数字类型/时钟”产生频率为1HZ的方波输出，并利用定时/计数器T1统计脉冲的个数，将统计结果动态实时的显示在数码管上。

5. 提高时钟频率（如100KHZ）,观察显示情况。

四、实验原理

1. 动态扫描法：

1) 动态扫描法是对各数码管循环扫描、轮流显示的方法。由于一次只能让一个数码管显示，因此，要显示8位的数据，必须让数码管一个一个轮流显示才可以，同时每个数码管显示的时间大约在1ms到4ms之间，所以为了保证正确显示，每隔1ms，就得刷新一个数码管。当扫描显示频率较高时，利用人眼的视觉暂留特性，看不出闪烁现象，这种显示需要一个接口完成字型码的输出（段选），另一接口完成各数码管的轮流点亮（位选）。

2) 在进行数码显示的时候，要对显示单元开辟8个显示缓冲区，每个显示缓冲区装有显示的不同数据即可。

3) 对于显示的字型码数据采用查表方法来完成。

2. P0口

P0口作为地址/数据总线使用时是一个真正的双向端口；而作通用I/O口时，只是一个准双向口，由于其内部漏极开路，应外接10KΩ的上拉电阻，否则无法输出高电平。

3. 74LS138:3线—8线译码器

引脚排列：

1

真值表：

五、实验步骤

1.用Proteus设计数码管动态扫描显示电路；

2.在Keil C51中编写键盘识别程序，编译通过后，与Proteus联合调试； 3.启动仿真，观察数码管显示是否正确；

4.用Proteus设计脉冲计数电路，仿真调试、运行程序并查看结果。 六、电路设计、调试及程序

1) 实验电路：

2

2) 实验程序： ‘1’~‘8’显示：

#include<reg51.h>

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code

table[]={0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F}; uchar code

address[]={0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfe,0xff}; void delay(uint m) {

while(m--); }

void main() {

uchar m=0; while(1) {

if(m==8){ m=0;} P1=address[m]; P0=table[m++]; delay(500); } }

利用T1统计脉冲个数： #include<reg51.h>

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code

table[]={0x3f,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6f}; uchar code

address[]={0xff,0xfe,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8};

uchar data dis_buf[8]; uchar i,j; uint count;

unsigned long int num;

void delay(uint m) {

while(m--);

}

void display() {

while(1) {

num=count*65536+TH1*256+TL1; for(j=0;j<8;j++) {

dis_buf[j]=num%10, num=num/10; }

for(i=0;i<8;i++) {

P1=address[i];

P0=table[dis_buf[i]]; delay(500); }

if(num>99999999) {

num=0;count=0;delay(500); } } }

void main() {

TMOD=0x50; TH1=0x00; TL1=0x00; EA=1; ET1=1; TR1=1;

display(); }

void time1(void) interrupt 3 {

TH1=0x00; TL1=0x00; count++; }

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3) 调试过程及结果分析

分别对两个实验内容进行仿真调试，调整延时时间与时钟频率，观察两个实验内容的变化。内容一中数字1~8分别无闪烁的显示在了数码管上，延长扫描时间后，观察到数字从左到右循环扫描；内容二中脉冲个数以数字时钟的周期间隔显示在数码管上，提高时钟频率后，速度相应加快。

七、实验问题、解决及总结

实验内容一没有什么问题，内容二中考虑到取值范围，应将总计数脉冲数num定义为无符号长整形变量，实验时会出现计数不到99999999就返回的情况，原因是计数变量count应定义为无符号整型变量，否则计数超出范围。另外，程序将八位数字全部写出后作为table【】的未知变量显得啰嗦冗长，可用一个for循环代替，循环中令dis_buf【】=num%10；num=num/10；即可实现取出8位数字的功能。

通过本次实验，掌握了数码管的动态扫描方法，也掌握了定时器的计数功能的使用方法，并且更加熟练地将零散的程序模块组合成一个完整的程序，能更快的找到程序中的问题。

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