2022年《微型计算机控制技术》教案.docx

《2022年《微型计算机控制技术》教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年《微型计算机控制技术》教案.docx（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -第周第次课年月日章节第五章显示器及其接口技术名称授课理论课（ *）；实践课（）；实习教学2 方（）时数式教 学 目 把握 LED 数码管显示器的工作原理、显示方式及其接口电路；的及 要 求教学重 点与重点 ：LED 数码管显示器的工作原理、显示方式及其接口电路 难点 ：LED 数码管显示器接口电路难点教学 手介绍、争论与多媒体段细心整理归纳 精选学习资料 复教学主要内容时间 第 1 页,共 7 页 安排复习（5 ）LED 数码管显示器的工作原理（30 ）显示方式及其接口电路（45 ）小结（5 ）1. 结合图简

2、述 8 段 LED 显示器的结构与工作原理；2以 4 位 LED 为例,说明 LED 的静态显示原理及其显示成效、特习点及适用场合；思3以 4 位 LED 为例,说明 LED 的动态显示原理及其显示成效、特考点及适用场合；题小本节将争论LED 显示器及其接口电路与相应程序,来明白一个实际结的运算机掌握系统是如何显示被测参数值的； - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -第五章 显示器及其接口技术引言在运算机掌握中,显示装置是一个重要组成部分,主要用来显示

3、生产过程的 工艺状况与运行结果, 以便于现场工作人员的正确操作；常用的显示器件有显示 记录仪、发光二极管显示器 LED、液晶显示器 LCD、大屏幕显示器和图形显示器 终端 CRT；但其价格 显示记录仪 - 是以模拟方式连续显示和记录过程参数的动态变化,都很贵,在目前的运算机掌握系统中已很少采纳；LED数码管 - 由于具有结构简洁、体积小、功耗低、配置敏捷、显示清楚、牢靠性高等优点,目前已被微型运算机掌握系统及智能化外表广泛采纳；LCD-就以其功耗极低的特点,占据了从电子表到运算器,从袖珍外表到便 携式微型运算机等应用场合；CRT终端 -CRT 终端以其图文并茂的直观生动画面,可以显示生产过程中

4、的 各种画面及报表,如生产流程图、显示报警图、趋势曲线图、状态和回路查询图 等, 在许多微型运算机掌握系统中,特殊在 DDC,SCC以及 DCS掌握系统中, 大都 采纳 CRT操作台进行监视和掌握；在小型掌握装置和数字化仪器外表中, 往往只要几个简洁的数字显示或字符 状态便可满意现场的需求, 而显示数码的 LED因其成本低廉、 配置敏捷, 与运算 机接口便利等特点在小型微机掌握系统中得到极为广泛的应用；51 LED 显示器5.1.1 工作原理LED（发光二极管 Light Emitting Diode的英文缩写）是利用PN结把电能转换成光能的固体发光器件,依据制造材料的不同可以发出红、黄、绿、

5、白等不 同颜色的可见光来； LED的伏安特性类似于一般二极管, 正向压降约为 2 伏左右,工作电流一般在 10 -20mA 之间较为合适； LED显示器有多种结构形式,单段的 圆形或方形 LED常用来显示设备的运行状态, 8 段 LED可以显示各种数字和字符,所以也称为 LED数码管,其形状如下列图； 8 段 LED在掌握系统中应用最为广泛,其接口电路也具有普遍借鉴性；因此,我们介绍8 段 LED数码管显示器；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - -

6、 - - - - - - - - - - - -8 段 LED显示器的结构与工作原理如下列图；一个 8 段 LED显示器的结构与工作原理如图6-1 所示；它是由 8 个发光二极管组成,各段依次记为 a、b、c、d、e、f 、g、dp ,其中 dp 表示小数点（不带小数点的称为 7 段 LED）；8 段 LED显示器有共阴极和共阳极两种结构,分别如图（b）、（c）所示；共阴极 LED的全部发光管的阴极并接成公共端 COM,而共阳极 LED的全部发光管的阳极并接成公共端 COM；当共阴极 LED的 COM端接地,就某个发光二极管的阳极加上高电平常, 就该管有电流流过因而点亮发光；当共阳极 LED的

7、 COM端接高电平,就某个发光管的阴极加上低电平常,就该管有电流流过因而点亮发光；8 段 LED通过不同段点亮时的组合, 可以显示 09、AF等十六进制数；明显,将单片机的数据输出口与LED各段引脚相连,掌握输出的数据就可以使LED显示不同的字符；通常把掌握 LED数码管发光显示字符的 者字符译码,如下列图；8 位字节数据称为段选码或细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -5.1.2 LED 显示器显示

8、方式 在运算机掌握系统中,常利用 n 个 LED显示器构成 n 位显示；通常把点亮 LED某一段的掌握称为段选, 而把点亮 LED某一位的 掌握称为位选或片选； 依据 LED显示器的段选线、 位选线与掌握端口的连接方式 不同,LED显示器有静态显示与动态显示两种方式,下面以 4 个共阴极 LED的组 合为例进行说明；1静态显示方式 例题 1：说明 4 个共阴极 LED静态显示 3456 数字的工作过程；例题分析：看图 6-3 ,当全部 COM端连接在一起并接地时,第一由 I/O 口（ 1）送出数字 3 的 段选码 4FH即数据 01001111 到左边第一个 LED的段选线上,阳极接受到高电平

9、“ 1” 的发光管 g、d、c、b、a 段由于有电流流过就被点亮,就结果为左边第一个 LED显示 3；接着由 I/O 口（ 2）送出数字 4 的段选码 66H 即数据 01100110到左边其次个 LED的段选线上,阳极接受到高电平“1” 的共阴极发光管g、f 、c、b 段就被点亮,就结果为左边其次个LED显示 4；同理,由 I/O 口（ 3）送出数字 5 的段选码 6DH即 01101101到左边第三个 LED的段选线上,由 I/O 口（4）送出数字 6 的段选码 7DH即 01111101 到左边第四个 LED的段选线上,就第三、四个 LED分别显示 5、6；2动态显示方式LED动态显示电

10、路如下列图例题 2：说明 4 位共阴极 LED动态显示 3456 数字的工作过程例题分析：看图第一由 I/O 口（1）送出数字 3 的段选码 4FH即数据 01001111 到 4 个 LED共同的段选线上,接着由 I/O 口（2）送出位选码 0111 到位选线上,其中数据的高 4位为无效的 , 唯有送入左边第一个 LED的 COM端 D3为低电平“0” ,因此只有该 LED的发光管因阳极接受到高电平“1” 的 g、d、c、b、a 段有电流流过而被点亮,也就是显示出数字3,而其余 3 个 LED因其 COM端均为高电平“1” 而无法点亮；显示肯定时间后,细心整理归纳 精选学习资料 - - -

11、- - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -再由 I/O 口（ 1）送出数字 4 的段选码 66H即 01100110 到段选线上,接着由 I/O 口（2）送出点亮左边其次个LED的位选码 1011 到位选线上,此时只有该 LED的发光管因阳极接受到高电平“1” 的 g、f 、c、b 段有电流流过因而被点亮,也就是显示出数字 4,而其余 3 位 LED不亮；v 如此再依次送出第三个LED、第四个 LED的段选与位选的扫描代码,就能一一分别点亮各个

12、 LED,使 4 个 LED从左至右依次显示 3、4、5、6；5.1.3 LED 显示器接口电路 掌握系统中的 LED显示电路,除了要完成把字符转换成对应的段选码的译码功能以外, 仍要具有数据锁存与驱动的功能； 其中,译码功能可以通过硬件译码器完成,也可通过软件编程实现； 而数据锁存与驱动只有依靠硬件电路来实现；结合上面争论的两种显示方式：1静态显示接口电路 2动态显示接口电路 静态显示电路静态显示方式的关键是多个 LED需与多个 I/O 并行口相连,一般的并行 I/O 口如 8255A或锁存器只具备锁存功能, 仍要有硬件驱动电路, 再配以软件译码程序；目前广泛使用一种集锁存、译码、驱动功能为

13、一体的集成电路芯片,以此构 成静态显示硬件译码接口电路；如美国 RCA公司的 CD4511B是 4 位 BCD码 7 段十进制锁存译码驱动器, 美国 MOTOROLA 公司的 MC14495是 4 位 BCD码 7 段十六进制锁存译码驱动器；下面以CD4511B为例,说明其接口电路；如下列图；图中有 CD4511B的引脚安排,它的真值表见表 2；（BLanking）为空白（全灭）信号,低电平有效；Lamp Test 为全亮试验信号,低电平有效；这两个引脚只用来测试与之连接的 LED,在 LED正常工作时,要把、均接接成高电平；锁存答应信号 Latch Enable 为低电平有效,作为答应 BC

14、D码输入的片选信号,片选端一般是与接口地址译码信号相连；一旦片选有效即 0, 就数据输入端A、B、C、D所接收的 4 位 BCD码就会被内部规律电路自动译为输出端 ag 的段选信号,从而驱动点亮7 段 LED显示出相应的字符；图为 4 个 LED组成的静态显示硬件译码接口电路,是在图6-3 LED静态显 第 5 页,共 7 页 示方式的基础上, 增加 4 片集 BCD码锁存、译码和驱动为一体的CD4511B（U1U4）细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - -

15、 - - - - - - - -与 1 片译码器 74LS138,它能够直接显示出 4 位十进制数；图中, 4 片 CD4511B分别对应连接 4 片 7 段共阴极 LED显示器, 74LS138 译码器译出片选信号 PORT0、PORT1,分别作为 U1、U2 和 U3、U4 的锁存答应信 号； CPU通过输出指令把要显示字符的 BCD码数据通过数据总线 D7 D0输出到 U1U4的数据输入端 D、C、B、A,其中每 2 片（U1和 U2,U3和 U4）共用一个字 节及一个片选信号；如要显示带小数点的十进制数,就只要在 LED显示器的 dp端另加驱动掌握即可；接口程序为：MOV BX ,OF

16、FSET DATA1 MOV AL ,BX OUT PORT1 ,AL ；显示左 2 位 INC BX MOV AL ,BX OUT PORT0 ,AL ；显示右 2 位动态显示接口电路的关键是由两个 I/O 并行端口分别进行段选码与位选码 的锁存,除了需要配置驱动电路以外,译码扫描功能就完全由软件编程来完成；图 6-6 给出 4 个 LED组成的动态显示软件译码接口电路,4 个共阴极 LED显示器的段选线对应并接,由一片8D触发器 74LS374（U1）进行段选掌握,其间串有8 第 6 页,共 7 页 - - - - - - - - - 个三极管以正向驱动LED的阳极,此可称为段选通道； 4

17、 个 LED的 COM端由另一片 74LS374（U2）进行位选掌握,其间接有达林顿阵列驱动器MC1413（内含7对复合三极管）以对LED的阴极进行反向驱动,此构成了位选通道；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -段码锁存器 U1和位码锁存器 U2均连在数据总线D7 D0上,CPU通过数据总线送出的数据是到 U1仍是 U2,这要由 74LS138对地址译码后的输出信号和打算；当 0 时, U1端口地址 PORT0被选中, U1 选通并锁存住 CPU输出的段选码；

18、当 0 时,U2 端口地址 PORT7被选中, U2锁存住 CPU输出的位选码；设该接口电路从左到右（即从LED1到 LED4）进行动态扫描,其显示过程如下：第一 CPU把 LED1要显示的字符段码送入段码锁存器 U1,接着就往位码锁存器 U2送入点亮 LED1的位选码,即仅使 LED1的 COM端为低电平； 虽然段选码通过驱动电路同时送到各位LED,但这时只有 LED1的相应段被导通点亮,而其余LED并不显示；然后 CPU把 LED2要显示的字符段码再送入段码锁存器 U1,接着往位码锁存器 U2送入点亮 LED2的位选码； 如此依次分别送出扫描代码,一一分别点亮各个 LED； 只要刷新时间不太长,就会给人以同时显示的稳固的视觉成效；LED动态扫描流程图如下列图细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 7 页 - - - - - - - - -