數碼管顯示實驗

一、實驗目的
數碼管是單片機系統常用的輸出顯示器件，單個數碼管可以顯示0~F 和一些簡單符號。
本實驗要求實現在單個數碼管上顯示簡單字符。通過實驗，要求掌握以下知識點：
1．復習實驗一，進一步熟悉實驗軟硬件環境和程序調試方法。
2．練習數據傳送指令等基本指令的使用和軟件與硬件的配合。
3．掌握數碼管與單片機的連接方法和簡單顯示編程方法。
4．數碼管的連接方法和段碼的概念。
二、實驗預備知識
1．數碼管與單片機端口的連接
數碼管采用共陽極數碼管，其a、b、c、e、f、g、Dp 各段的引腳可以與單片機的I/O
口直接相連。一般的51 系列單片機的I/O 口可以輸出4mA 的拉電流或20mA 的灌電流，
可以驅動數碼管發光。共陰極數碼管公共端應接高電平。
實驗中需采用一塊數碼管顯示模塊，其電路如下：

圖3-1 按鍵顯示模塊電路圖
電路中K1~K4 是按鍵，R9~R12 是4 個按鍵的上拉電阻。在按鍵沒有按下時，對應的
I/O 口是高電平，按下后為低電平。按鍵上并聯的電容C1~C4 有去抖動的作用。
四川工程職業技術學院《單片機應用技術實驗指導書》
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4LED 是共陽極的4 位動態顯示數碼管，其內部有4 個共陽極數碼管，數碼管按下圖
的方式連接：

圖3-2 4 位動態顯示數碼管連接關系
從圖中可以看出，某一個數碼管是否顯示，除了在其a~Dp 段加段碼外取決于其公共
端（COM）的狀態，例如：要使第一個數碼管亮，則L1 端必須為高電平。電路中，R1~R8
是數碼管段碼的限流電阻。Q1~Q4 用于控制數碼管的公共端，其基極為低電平時三極管導
通，對應的數碼管公共端與電源接通，該數碼管可以顯示。
2、數碼管顯示模塊與小車控制板間的連接
實驗時，該模塊直接插在小車控制板的J12、J13 接口上即可，連接時注意插座的標號
要對應，即：控制板的J12 與顯示模塊的J1 連接，控制板的J13 與顯示模塊的J2。
3、基本概念
① 段碼
段碼是數碼管顯示的一個基本概念，他指在數碼管顯示某一數字或字符時，在數碼管
各段所對應的引腳上所加的高低電平按順序排列所組成的一個數字，它與數碼管的類型（共
陰、共陽）和排列順序有關。例如：要在一個共陰極數碼管上顯示數字“2”，數碼管的a、
b、c、d、e、f、g、Dp 按高位在后，低位在前的順序連接，則其段碼是：01011011B（5BH）。
如果是共陽極數碼管，在連接關系不變的情況下段碼是：10100100B（A4H）。如果連接關
系改變，則對應的排列順序改變，段碼也會相應改變。
② 拉電流與灌電流
單片機的I/O 口與其他電路連接時，I/O 電流的流向有兩種情況：一種是當該I/O 口為
高電平時，電流從單片機往外流，稱作拉電流；另一種是該I/O 口為低電平時，電流往單
片機內流，稱為灌電流。一般I/O 的灌電流負載能力遠大于拉電流負載能力，對于一般的
51 單片機而言，拉電流最大4mA，灌電流為20mA。在數碼管顯示電路中采用灌電流方式
（用共陽數碼管），可以得到更高的亮度。
③ 位碼位碼也叫位選，用于選中某一位數碼管。在圖2-3 中要使第一個數碼管顯示數據，應在三極管Q1 的基極加低電平，使之導通，而其他三個三極管基極加高電平，使之截止。
此時的位碼為“1110”。位碼與段碼一樣和硬件連接有關。
三、硬件連接
把按鍵顯示模塊插在電路板的J13 和J12 上，連接時注意方向，要求J12 接顯示模塊的J1，J13 接顯示模塊的J2。
四、實驗內容
1．根據連接關系畫出按鍵顯示模塊與單片機的連接電路圖。
2．程序運行調試及要求
本實驗的程序已經給出，其功能是在數碼管上顯示字符“3”。 要求結合硬件電路在每條語句后加注釋文字，說明該語句在本程序中起的作用。
本實驗的程序清單如下：
ORG 0000H
MOV P0，#0FFH
MOV P0，#0A4H
CLR P3.5
SJMP $
END
建立項目文件，輸入該程序，調試本程序，并記錄顯示結果，包括顯示位置和顯示內容。
四、思考題
1．要改變顯示內容，應如何修改程序，以顯示數字“7”和字母“C”為例。修改程序并運行。
2．要在第三個數碼管上顯示，程序應如何修改？修改程序并重新運行。
五、擴展內容
1．編程在數碼管上顯示字母“H”。
2．編程實現以下顯示功能：在一個數碼管上先顯示“1”，隔1 秒后顯示“F”，再過1
秒后又顯示“1”，循環往復。
3．在現有硬件不變的情況下，使兩個數碼管同時顯示不同內容。以顯示“37”為例
編寫程序并調試。