以74HC573为架构的LED数码管应用

以74HC573为架构的LED数码管应用

　　在实际生活、工作过程中会用到大量的LED数码管，它主要显示数字、简单符号，用来表示时间、速度、系统状态等。在单片机教学中，让学生掌握通过锁存器连接LED数码管，通过C语言编程控制锁存器的位选端和段选端的打开与关闭，让LED数码管显示0～9十个数字的方法。

　　在科技信息高速发展的今天，单片机技术应用到各行各业，并且在人们的日常生活中得到了越来越广泛的应用。为了使人们很直观的了解相关设备当前的工作状态，很多时候需要将当前的时间、温度、工作程序、工作过程等状态通过显示器显示出来，这就涉及到单片机的显示技术[1]。

　　单片机中常用的显示器有LED发光二极管显示器、LCD液晶显示器以及CRT阴极射线显示器等等，LED显示器的显示结构为段显示即7位段显示、8位段显示、米字型等产品，8位段显示比7位段显示多一位小数点显示位dp，例如：在单片机技术应用中常用的LED显示器如数码管，有一位数码管、两位数码、四位数码管。LCD显示器的显示结构为点阵显示即8×8、16×16、32×32等产品，点阵的位数越多则显示的效果越好。常用的LCD液晶显示器有LCD1602等等。根据实际项目的需求可进行相应的选择，如只显示数字作为时间、温度、工作过程、项目选择时可选择数码管显示器，因为它具有低廉的价格、稳定的性能、硬件要求低、使用寿命长等特点而得到了广泛的应用。

　　一、LED数码管的结构与工作原理

　　LED数码管的基本构成单位为半导体发光二极管，7段的LED数码管是将7个长条形的发光二极管排成“日”字，按照从最上边的横开始，顺时针排列用字母a～g表示，可以显示0～9十位数字，还可以显示简单的英文字母如l、o、a、g等等。8段的LED数码管就是在7段的基础上再在数码管的右下角加个点用字母dp表示，用来显示小数位。

　　根据8个发光二极管的不同连接形式，可以将LED数码管分成共阳极和共阴极两种，将8个发光二极管的阳极都连在一起的称之为共阳极LED数码管；将8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED数码管[2]。为了使LED数码管的发光二极管发光显示数字或字母，对于共阴极LED数码管就要在输入端输入高电平即输入为“1”，则发光二极管发光，在输入端输入低电平即输入为“0”，则发光二极管不发光，而对于共阳极的LED数码管正好相反。例如：以共阴极LED数码管为例，如果让LED数码管显示数字“5”时，即让b、c、f、g段的发光二极管发光，赋值为“1”，而其它段a、d、e、dp段的发光二极管不发光，赋值为“0”，按照dp、g、f、e、d、c、b、a顺序进行赋值结果为01101101B，转换成十六进制数为0x5bH。

　　二、锁存器的原理与作用

　　锁存器都是透明的D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上，输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入[3]。

　　如果使用LED数码管时不添加锁存器，特别是在动态显示的情况下，LED数码管的显示有可能发生不规则的跳动。此外，利用锁存器可以使CPU的时间占用率较低，占用单片机的输出端口较少，并且能够支持端口复用。所以为了保证LED数码管的显示信号效果，在使用LED数码管时，一般采用锁存器，常用的锁存器有74LS373、74HC573等等。

　　三、功能实现

　　利用美国ATMEL公司生产的AT89C52单片机、2个74HC573锁存器、3个两位数码管、复位电路、晶振电路构成。采用P0口分别与位选、段选锁存器的D口相连接，段选的Q端口分别与LED数码管的a～dp相连接，位选的Q端口分别与LED数码管的片选端口相连接。位选端与单片机P2.0相连接，段选端与单片机P2.1相连接。

　　（一）LED数码管的静态显示

　　LED数码管的静态显示是指在系统中多个LED数码管位选端独立，段选端连接在一起。在同一时间内，段选端的信号都是相同的，显示的符号也应该是相同的，但是位选端可以控制哪个LED数码管发光。例如：以共阴极LED数码管为例，位选、段选端为“1”时打开，为“0”时关闭，共阴极数码管为“1”时发光，为“0”时不发光。

　　…… //52系列单片机头文件

　　sbit duan=P2^1，wei=P2^0； //声明段选端、位选端锁存器的锁存端

　　void main（）

　　{ wei=1； //打开位选端

　　P0=0xFE； //送入信号11111110B，即使第一个LED数码管发光

　　wei=0； //关闭位选端

　　duan=1； //打开段选端

　　P0=0x5bH； //送入信号01101101B，即让LED数码管显示数字“5”

　　duan=0； //关闭段选端 }

　　掌握了静态数码管显示的方式后，即可以在定义的时候通过数组将所有数字存储在数组中，通过for循环等方式，调用数组中各数字信号，在LED数码管中显示。利用这种方式，在LED数码管显示程序的编写中会节省很多时间。

　　（二）LED数码管的动态显示

　　LED数码管的动态显示又叫做LED数码管的动态扫描显示，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时显示，而实际上某一瞬时只有一个数码管在显示数据，且显示时间较短，一般都在1～10MS之间。LED数码管的动态显示，CPU要定时扫描刷新显示，一般适用于显示位数较多的场合，占用端口少，电路设计比较简单，但是编辑较复杂一些。

　　在实际的教学过程中，为了激发学生的学习兴趣及学习积极性，利用锁存器点亮LED数码管及正确显示数字符号，也为了更好的为后续学习打好良好的基础，教师在教学备课阶段要准备目标性强、操作简单、功能完善的实例，由浅入深、循序渐进的方式进行教学。尤其在实际教学过程中，学生对于锁存器控制LED数码管的位选端和段选端的混淆，要在LED数码管的静态显示训练中得到加强，否则在LED数码管的动态显示过程中，因为代码较长，修改起来不方便。

　　（作者单位：辽河油田成套电器设备厂）

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/22115d0e814d2b160b4e767f5acfa1c7aa0082da.html