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第7章 显示器及其接口技术 学习目标： 1.掌握LED数码管显示器的工作原理、显示方式及其接口电路。 2.理解LCD液晶显示器的结构原理、驱动方式及其接口电路。 3.了解图形显示画面的几种形式与功能作用。 本章主要内容 引言 7.1 LED数码管显示器 7.2 LCD液晶显示器 7.3 图形显示器 本章小结 思考题 在微机控制中，显示装置是一个重要组成部分，主要用来显示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。 其中，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，虽然后来也出现了以微处理器为核心的数字式智能记录仪，但其价格都很贵，在目前的计算机控制系统中已很少采用。LED数码管由于具有结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠性高等优点，目前已被微型计算机控制系统及智能化仪表广泛采用。而LCD则以其功耗极低的特点，占据了从电子表到计算器，从袖珍仪表到便携式微型计算机等应用场合。 大屏幕显示器是由若干个LED点矩阵模块组合成的，能够显示普通汉字和英文，具有显示清晰、视觉范围宽广等优点，主要用于车站、码头、体育场馆、大型生产装置的现场显示。而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，十分便于对生产过程的管理和监视，因此在很多微型计算机控制系统中，特别在DDC，SCC以及DCS控制系统中，大都采用CRT操作台进行监视和控制。 在单片微型计算机系统中，主要用 LED和 LCD进行显示，而且随着LCD价格的降低，LCD愈来愈受到人们的青睐。 7.1 LED数码管显示器 主要知识点: 7.1.1 LED 显示器工作原理 7.1.2 LED显示器显示方式 7.1.3 LED显示器接口电路 在专用的微机控制系统中，特别是小型控制装置和数字化仪器仪表中，往往只要几个简单的数字显示或字符报警功能便可满足现场的需求，而显示数码的LED因其成本低廉、配置灵活，与单片机接口方便等特点在小型微机控制系统中得到极为广泛的应用，如图7-1所示。那么一个实际的微机控制系统是如何显示被测参数值的？下面通过讨论LED显示器及其接口电路与实例程序，便可一清二楚。 7.1.1 LED 显示器工作原理 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，根据制造材料的不同可以发出红、黄、绿、白等不同色彩的可见光来。LED的伏安特性类似于普通二极管，正向压降约为2伏左右，工作电流一般在10 ~20 mA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，其外形如图7-2所示。8段LED在控制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。 8段LED显示器的结构与工作原理如图7-3所示。它是由8个发光二极管组成，呈“日”字形，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7-3（b）、（c）所示。共阴极LED的所有发光管的阴极并接成公共端COM，而共阳极LED的所有发光管的阳极并接成公共端COM。当共阴极LED的COM端接地，则某个发光二极管的阳极加上高电平时，如发光管a接+5V时，则a管有电流流过，因此a管被点亮。当共阳极LED的COM端接高电平，则某个发光管的阴极加上低电平时，如发光管b接地时，则b管有电流流过，因此b管被点亮。 8段LED通过不同段点亮时的组合，可以显示0~9、A~F等十六进制数。显然，将单片机的数据输出口与LED各段引脚相连，控制输出的数据就可以使LED显示不同的字符，如图7-4所示。通常把控制LED数码管发光显示字符的8位字节数据称为段选码或者字符译码，当段引脚dp ~ a与单片机数据位D7 ~ D0对应相连时，8段LED显示器的段选码如表7-1所示。现以共阴极段选码的3为例，3的段选码是十六进制的4FH，也就是二进制结合图7-4（a）（b），段选意味着单片机输出的数据使LED显示器dp、f、e段接地， g、d、c、b、a段接+5 V ，当COM端接地时，显示器就显示出数字3。就这样通过不同的段选码，就显示出不同的相应字符来。 数码管共阳极的段选码恰好与共阴极的段选码相反，如共阳极数码管3的段选码B0H（10