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第13章 显示接口 13.1 LED显示器件及其接口 一、概述 LED(Low Emitting Diode) 发光二极管是一种将电能转变成光能的半导体器件。在小型专用微机系统和单片机系统中，它是主要的显示器件；在通用微机系统中，也常用来作状态等显示。常用的LED有单个LED显示管、7段或8段数码显示器和点阵式显示器。单个LED显示器实际上是一个压降为1.2～2.5V的二极管，使用时将它通过驱动电路接向微机的一个端口即可。 ７段或8段数码显示器是将多个LED管组成一定字形的显示器，有共阴极和共阳极两种接法。 将8段数码管去掉一个小数点就变成7段数码管。一般8段数码管中的7段用来显示十进制或十六进制数字和某些符号，另一段用来显示小数点。 小型(0.3、0.5、0.8英寸)数码管一般每段包含一个LED管。大型（1英寸即25.4mm以上）数码管每段有两个或多个串/并联LED管，需要加比单管型更高的电压/更大的电流才能得到所需亮度。 为了达到显示某一字形的目的，需要从接口输出不同的数码，以便点亮所需的段，这些数码称为字形码(段码)。 对共阳极显示器，其阳极已接高电平(如+5V)，要点亮的显示段引脚(即阴极)需接低电平“0”。 对共阴极显示器，其阴极接已低电平(如GND)，要点亮的显示段引脚(即阳极)需接高电平“1”。 数码管字形码一般用一个字节表示，设计时通常使引脚a～ｇ对应Ｄ0～Ｄ6，Ｐ对应Ｄ7 。即： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ P g f e d c b a 数码管显示相应数码对应的字形码表 LED显示器通常有多位LED显示器组成，其控制包括： 字段控制（显示什么字符）； 字位控制（哪一位或哪几位亮）。 N位LED显示器包括8根字段控制线和N根字位控制线。 由LED显示原理可知，要使N位LED显示器的某一位显示出某个字符，须要将此字符转换为相应的字形码，同时进行字位的选择和控制，这些是通过一定的接口来实现。 N位LED显示器的接口形式与字段、字位控制线的译码及LED显示方式有关。 字段、字位控制线的译码方式分为软件译码和硬件译码两种。 LED显示方式又有静态显示和动态显示之分。 静态显示的优点是：显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统在运行过程中，仅仅在需要更新显示内容时CPU才执行一次显示更新子程序，这样大大节省了CPU的时间，提高CPU的工作效率；其缺点是位数较多时显示口随之增加。 LED数码管显示接口电路可用的芯片大致分为五类： ⑴通用移位寄存器(如74LS164、74HC164) ； ⑵通用锁存器(如74LS273、74LS373)； ⑶可编程通用I/O芯片(如8255、8155)； ⑷专用译码驱动芯片(如MC14499、CD4511)； ⑸可编程键盘显示芯片(如8279、CH451、MAX7219、HD7279、ZLG7289)。 采用通用芯片构成显示电路时，往往需要增加驱动电路。 采用通用芯片构成动态显示电路时，需要软件的配合。一个8位端口输出字形码，另一个端口输出位选信号。 二、用移位寄存器74LS164扩展LED显示接口 寄存器是一种用来暂时存放数据、指令等的器件，它由触发器组成。一个触发器可以储存一位二进制代码，存放几位二进制代码用几个触发器即可。在微机系统中，常用移位寄存器74LS164作串行输入并行输出暂存器，该移位寄存器除了具有数据寄存的功能外，还具有移位功能。所谓移位功能，就是寄存器中所存的数据可在移位脉冲的作用下左移或右移。 74LS164是一种串入并出的8位TTL集成移位寄存器，74LS164的引脚如图所示。串行输入具有允许和禁止的功能。当A作数据输入端时，B则作为禁止或允许输入端。在时钟脉冲为高或低电平时，串入并出数据不改变，只有在时钟上升沿时才起作用。 74LS164真值表 三、用MC14499译码器扩展LED显示接口 MC14499是MOTOROLA公司生产的串行输入BCD码-十进制码输出的CMOS集成块。由于片内具有BCD译码器和串行接口，可以与任何CPU接口连接。显示方式为动态扫描，因此消耗功率较低。在微机应用系统中，MC14499具有占用I/O口少、控制显示器多、使用方便等特点，得到了广泛的应用。但一片MC14499只能直接驱动和控制四位LED七段显示器。 MC14499片内主要包括移位寄存器、锁存器、多路输出器、译码驱动器及振荡器。由多路输出器从锁存器中取出的BCD码数据经段译码后，送到a-g及DP八只输出脚上。片内振荡器产生的振荡信号经四分频后分别送到I-IV四条位控制线，以提