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　　1.前言

　　數碼管靜態顯示系統需要占用過多的單片機口線，但是可以保證正常的亮度。為了解決占用口線較多而浪費硬件資源等問題，研究人員開發了一系列諸如74HC595的數碼管驅動芯片，該類芯片可以實現串行轉并行的工作方式，驅動數碼管實現靜態和動態顯示。但是，這樣一種工作方式暴露出控制系統實時性不足等問題，在某些對系統響應時間要求比較高的場合的應用產生了一定的限制。為了解決上述幾個弊端，本文提出了一種基于單片機的數碼管動態顯示器的設計方案，以IAP15F2K61S2系列單片機做控制核心，并采用全新的軟硬件電路實現數碼管的動態顯示。

　　2.控制系統硬件設計

　　2.1 顯示器外觀設計

　　本顯示器采用六個共陽極的數碼管，按照通常的做法，六個數碼管水平排列在產品的最上方，如圖1所示，這樣的設計可以方便的將控制系統的控制狀態顯示出來。下方采用的是40管腳DIP封裝的單片機，所有并行口線都安排了插針，可以方便的實現系統的外部擴展，增強本顯示器的可移植性。

　　采用透明的亞克力材料制作顯示器的外殼，可以很好的進行可見光線傳播，同時，可以堅固的固定電路板。

　　2.2 顯示器控制核心

　　核心選擇IAP15F2K61S2單片機是宏晶科技有限公司（STC）于2013年所推出的最新款的1T單片機，是常規51單片機的加強版。該系列單片機的運行速度要比普通51單片機快7-12倍，可以較大幅度的提高單片機控制系統的響應速度，降低系統的響應時間。

　　IAP15F2K61S2單片機集成了豐富的實用功能部件，簡化了常規單片機最小系統的硬件構成，省去了外部復位電路和時鐘電路等部分，優化了管腳配置，配置了五個8位（P0，P1，P2，P3，P4）和一個2位（P5）通用并行I/O口線。

　　本顯示器配置IAP15F2K61S2單片機的P2口的低六位作為數碼管的選擇控制信號，P0口作為數碼管的顯示段碼傳送數據總線。

　　2.3 顯示器控制電路設計

　　本顯示器的控制電路包括電源模塊、驅動模塊、顯示模塊、程序下載模塊等模塊，產品電路原理圖如圖2所示。

　　顯示器的電源模塊采用兩種供電方式。

　　第一種方式是通過USB轉串行口的下載器給顯示器供電，第二種方式是通過5V直流電源適配器供電，另外還可以方便的改裝成220V交流電供電，下載器的供電電源來自計算機的USB口，能夠提供給控制系統的電流太小，影響了數碼管的正常顯示亮度，而采用220V交流電供電方式還需要添加過多的電源處理電路，選用第二種方式5V直流電源適配器給本顯示器供電，既便于給產品供電，也可以提供充足的電流。

　　驅動模塊保證了共陽極數碼管的正常顯示，由于單片機的管腳輸出電流是有限的，因此，P2口對共陽極數碼管公共端的控制需要添加三極管進行驅動，本顯示器選用NPN型三極管9013實現對數碼管公共端的控制。

　　將六個數碼管水平排成一行，公共端通過三極管進行控制，而數據段與單片機的口線直接相連構成了本顯示器的顯示模塊。

　　IAP15F2K61S2系列單片機程序的下載可以通過其自帶的全雙工異步串行口（UART）所配置的兩條管腳RXD（P3.0）和TXD（P3.1）實現，這種程序下載方式需要的硬件條件非常簡單，下載軟件的操作方式非常的便捷，受到眾多單片機系統研發人員的青睞。本顯示器正是采用了這樣的程序下載方式。