单片机技术及应用-单元2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016-9-2,#,单片机技术及应用,“十二五”职业教育,国家规划,教材,经全国职业教育教材审定委员会审定,目 录,单元一 基本输入与输出控制,单元二 字符显示控制,单元三 定时与计数控制,单元四 中断编程控制,单元二 字符显示控制,本单元教学内容在学生未来岗位工作中的作用是帮助学生进一步熟悉单片机编程语言，逐步培养学生具备单片机应用程序的调试能力，熟悉单片机硬件结构和指令系统。,LED,和,LCD,显示器件均为常用的单片机外围控制器件，在工业控制和日常生活中具有广泛应用，本单元由两个任务组成，任务一是公交车头电子路牌、任务二是点阵广告屏，借助两个任务的学习，帮助学生熟练掌握单片机对字符显示器件的控制方法，为后续程序的编写奠定基础。,工作任务,1,公交车头电子路牌,任务描述,随着全球气候的变暖，节能减排越来越受到社会重视，新型高效低能耗的公交车头电子路牌被广泛应用于北京各种型号的公交汽车上。这种新型设计即达到了节能减排的目的，也解决了过去由于夜间道路昏暗，乘客无法及时看清公交车牌造成错乘或漏乘的问题。本项目正是利用单片机控制数码管制作一款典型的公交车头电子路牌。,工作任务,1,公交车头电子路牌,任务要求,1,电源工作正常：接上,+5V,电源，电源指示灯红灯亮。,2,微处理器及显示电路工作正常：三位数码管,DS4,、,DS3,、,DS2,按照要求分别显示,“368”,正常工作。,工作任务,1,公交车头电子路牌,任务分析,硬件电路,本项目硬件电路为单片机,I/O,口直接控制数码管显示，显示电路由三位数码管构成，利用单片机输出口,P2,直接控制数码管显示数字，实现公交车头路数显示。在硬件电路中应注意数码管的类型，以及控制数码管亮度限流电阻的选择，同时在本项目中学习显示器的静态显示和动态扫描显示。,软件程序,主要使用单片机,Keil C51,编写控制程序，使数码管按照控制要求显示对应的数字或字符，学习利用查表法对数码管送出显示数据，实现公交车头电子路牌控制效果。,工作任务,1,公交车头电子路牌,任务实施,1.,识读电路原理图,工作任务,1,公交车头电子路牌,2.,配置电路模块,根据电路原理图，组建该电路可配置,EDM001-MCS51,主机模块、,EDM605,模块四位数码管显示模块。,工作任务,1,公交车头电子路牌,3.,连接实物模块,工作任务,1,公交车头电子路牌,4.,绘制电路框图,工作任务,1,公交车头电子路牌,5,编制程序流程图,工作任务,1,公交车头电子路牌,一、静态显示与直接驱动,7,段,LED,数码管,静态显示是指当显示器显示某个字符时，相应段的发光二极管处于恒定导通或截止状态，直到需要显示另一个字符为止。,静态显示方式，,LED,的亮度高，软件编程比较容易，但要占用比较多的,I/O,端口资源，因此常用于显示位数不多的情况。例如，,LED,数码管要显示,“0”,时，段,a,、,b,、,c,、,d,、,e,、,f,导通，,g,、,dp,截止；单片机只需将所要显示的数据送出去，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次数据。利用单只,LED,组合排列成,“8”,字型的数码管，分别引出它们的电极，点亮相应的点划来显示出,09,的数字，如图,2-5,所示。对于一位,LED,来说，大于,9,的数字显示均为不正常。,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,LED,数码管根据,LED,接法不同分为共阴和共阳两类。将多只,LED,的阴极连在一起即为共阴式，而将多只,LED,的阳极连在一起即为共阳式。,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,（,1,）共阳极,7,段,LED,数码管：如图,2-6,所示，共阳极数码管，把,com,脚接,+V,CC,，每只阴极引脚接限流电阻。,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,（,2,）共阴极,7,段,LED,数码管：如图,2-7,所示，共阴极数码管，把,com,脚接,GND,，每只阳极引脚接限流电阻。,工作任务,1,公交车头电子路牌,二、单片机,I/O,并行口直接驱动,LED,显示,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,LED,数码管,ag,七个发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不发亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码，根据共阳极,7,段,LED,数码管,16,进制数据值可知，由于显示数字,09,的字形码没有规律可循，只能采用查表的方式来完成我们所需的要求。这样我们按照数字,09,的顺序，把每个数字的笔段代码按顺序排好，如下所示：,0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x83,0 xf8,0 x80,0 x98,。,工作任务,1,公交车头电子路牌,三、多个,7,段,LED,数码管组合,采用分别驱动,7,段,LED,数码管方式，效率低、耗用较多的器件与成本。为此可采用多个,7,段,LED,数码管包在一起的数码管模块，如图,2-9,所示。利用快速扫描的驱动方式，达到只要一组驱动电路显示多个,7,段,LED,数码管的目的。有字面向自己，左下脚为第一脚，以逆时针方向依次为,112,脚。,112,脚分别为：,e,、,d,、,dp,、,c,、,g,、,com0,、,b,、,com1,、,com2,、,f,、,a,、,com4,。请在下图中的引脚上填写出相对应的,a,dp,。,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,四、,7,段,LED,数码管模块,LED,数码管如果亮一点，则扫描的频率要低一点。但是如果扫描频率太低，则会有闪烁的感觉。建议把扫描频率限制在,60Hz,以上，,16ms,之内完整扫描一周。,四位数的扫描：如图,2-10,所示，可选用,75150,的限流电阻，电流限制在,2244mA,。整个扫描周期为,16ms,，每位数约,4ms,点亮一次。八位数的扫描：可选用,5075,的限流电阻，电流限制在,4466mA,。整个扫描周期为,16ms,，每位数约,2ms,点亮一次。,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,五、认识,7447/7448,选用,7447,系列,BCD,码转换成,7,段,LED,数码管的译码驱动集成芯片，包括,7446,、,7447,、,7448,、,7449,，如图,2-11,所示。其中,7446,、,7447,输出低电平驱动共阳极,7,段,LED,数码管；而,7448,、,7449,输出高电平驱动共阴极,7,段,LED,数码管。,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,六、认识,74138/74139,74138,为,38,线译码器，,74139,内含两个,24,线译码器，如图,2-12,所示。利用,24,线译码器、,38,线译码器来产生,4,位或,8,位的扫描信号。,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,七、,LED,数码管模块的动态显示方式,LED,数码管动态显示的基本原理是利用人眼的,“,视觉暂留,”,效应和发光二极管的余晖现象来工作的。接口电路把所有显示器的,7,个笔段,a,g,分别并联在一起，构成,“,字形端口,”,，每个数码管的公共端,COM,各自独立地受,I/O,线控制，成为,“,位扫描口,”,。单片机向字形输出口送出字形条码时，所有数码管都能接收到，但是点亮哪一个数码管，取决于此时位扫描口的输出端接通了哪一个,LED,数码管的公共端。,所谓动态，就是利用循环扫描方式，分时轮流选通各数码管的公共端，使各个数码管轮流导通。当扫描速度达到一定程度时，人眼就分辨不出来了，认为是各个数码管同时发光。,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,1,公交车头电子路牌,(1),直接驱动,工作任务,1,公交车头电子路牌,(2),使用,BCD,译码器,工作任务,1,公交车头电子路牌,工作任务,2,点阵广告屏,任务描述,LED,点阵显示屏作为一种新兴的显示器件受到市场的广泛重视，它本身具有亮度高、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。在结构上是由多个独立的,LED,发光二极管封装而成，可以显示汉字、数字或符号。,LED,显示屏分为数码显示屏、图文显示屏和视频显示屏，均由,LED,矩阵块组成。随着,LED,显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，本项目主要向大家介绍一款图文显示屏的控制方法。,工作任务,2,点阵广告屏,任务要求,1,电源工作正常：接上,+5V,电源，电源指示灯红灯亮。,2,显示电路正常：正常通电后，,LED,点阵屏循环显示“欢迎光临”。,3,微处理器工作正常：以上,2,部分正常工作。,工作任务,2,点阵广告屏,任务分析,1.,硬件电路,本项目中的显示电路由,32,16LED,点阵、,32,16,行列数据选通驱动电路、,8,位三态,D,型锁存器和高耐压、大电流达林顿阵列驱动器等元器件组成，在显示过程中利用单片机,I/O,口输出行列控制信号及显示数据。在硬件电路中应注意行、列驱动信号和单片机输入显示数据信号的引脚排列顺序。,2.,软件程序,主要使用单片机,Keil C51,编写主控制程序，利用数组、定时器中断实现单片机驱动控制,LED,点阵屏的显示程序，实现显示“欢迎光临”的控制效果。,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,2.,配置电路模块,根据电路原理图，组建该电路可配置,EDM001-MCS51,主机模块、,EDM601,点阵显示屏模块。,工作任务,2,点阵广告屏,3.,连接实物模块,工作任务,2,点阵广告屏,4.,绘制电路框图,工作任务,2,点阵广告屏,5,编制程序流程图,工作任务,2,点阵广告屏,一、,LED,阵列简介,所谓,LED,阵列是将多个,LED,以矩阵方式排列成为一个器件，其中各,LED,的引脚有规律地连接。点阵显示器有单色和双色两类，可显示红、黄、绿、橙等。,LED,点阵有,44,、,48,、,57,、,58,、,88,、,1616,、,2424,、,4040,等多种。,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,8,8,单色点阵需要,64,个发光二极管组成，且每个二极管是放置在行线与列线的叉点上，对于点阵型,LED,显示可以采用共阴极或共阳极。当对应的某一列置高电平，某一行置低电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：,一根竖柱：对应的列置,1,，而行则采用扫描的方法来实现。,一根横柱：对应的行置,0,，而列则采用扫描的方法来实现。,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,2,、,8,8,点阵工作原理,当对应的某一行置高电平，某一列置低电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则,9,脚接高电平,13,脚接低电平，则第一个点就亮了；如要将第一列点亮，则第,13,脚接低电平，而（,9,、,14,、,8,、,12,、,1,、,7,、,2,、,5,）接高电平，那么第一列就会点亮。,工作任务,2,点阵广告屏,下面是一个,8,8,点阵显示的电路，要求通过程序控制点阵模块依次显示数字,09,。,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,因此，形成的列代码为,00H,，,7EH,，,81H,，,81H,，,81H,，,7EH,，,00H,，,00H,；只要把这些代码分别送到相应的列线上面，即可实现“,0,”的数字显示。送显示代码过程如下：,首先，送第一列线代码到,P3,端口，同时置第一行线为“,0,”，其它行线为“,1,”，延时,2ms,左右，其次，送第二列线代码到,P3,端口，同时置第二行线为“,0,”，其它行线为“,1,”，延时,2ms,左右，如此下去，直到送完最后一列代码，又从头开始送。,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,4,、,LED,阵列动态显示,在,LED,阵列里，可以通过动态显示方式让所要显示的文字或图形左右移动或上下移动。,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,工作任务,2,点阵广告屏,5,、认识提取字模软件,工作任务,2,点阵广告屏,5,、认识提取字模软件,工作任务,2,点阵广告屏,5,、认识提取字模软件,工作任务,2,点阵广告屏,5,、认识提取字模软件,工作任务,2,点阵广告屏,5,、认识提取字模软件,工作任务,2,点阵广告屏,5,、认识提取字模软件,工作任务,2,点阵广告屏,5,、认识提取字模软件,