以74HC573为架构的LED数码管应用

侯荣兴

在科技信息高速发展的今天，单片机技术应用到各行各业，并且在人们的日常生活中得到了越来越广泛的应用。为了使人们很直观的了解相关设备当前的工作状态，很多时候需要将当前的时间、温度、工作程序、工作过程等状态通过显示器显示出来，这就涉及到单片机的显示技术^[1]。

单片机中常用的显示器有LED发光二极管显示器、LCD液晶显示器以及CRT阴极射线显示器等等，LED显示器的显示结构为段显示即7位段显示、8位段显示、米字型等产品，8位段显示比7位段显示多一位小数点显示位dp，例如：在单片机技术应用中常用的LED显示器如数码管，有一位数码管、两位数码、四位数码管。LCD显示器的显示结构为点阵显示即8×8、16×16、32×32等产品，点阵的位数越多则显示的效果越好。常用的LCD液晶显示器有LCD1602等等。根据实际项目的需求可进行相应的选择，如只显示数字作为时间、温度、工作过程、项目选择时可选择数码管显示器，因为它具有低廉的价格、稳定的性能、硬件要求低、使用寿命长等特点而得到了广泛的应用。

一、LED数码管的结构与工作原理

LED数码管的基本构成单位为半导体发光二极管，7段的LED数码管是将7个长条形的发光二极管排成“日”字，按照从最上边的横开始，顺时针排列用字母a~g表示，可以显示0~9十位数字，还可以显示简单的英文字母如l、o、a、g等等。8段的LED数码管就是在7段的基础上再在数码管的右下角加个点用字母dp表示，用来显示小数位。

根据8个发光二极管的不同连接形式，可以将LED数码管分成共阳极和共阴极两种，将8个发光二极管的阳极都连在一起的称之为共阳极LED数码管；将8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED数码管^[2]。该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http://www.ems86.com总第573期2014年第41期-----转载须注名来源为了使LED数码管的发光二极管发光显数字或字母，对于共阴极LED数码管就要在输入端输入高电平即输入为“1”，则发光二极管发光，在输入端输入低电平即输入为“0”，则发光二极管不发光，而对于共阳极的LED数码管正好相反。例如：以共阴极LED数码管为例，如果让LED数码管显示数字“5”时，即让b、c、f、g段的发光二极管发光，赋值为“1”，而其它段a、d、e、dp段的发光二极管不发光，赋值为“0”，按照dp、g、f、e、d、c、b、a顺序进行赋值结果为01101101B，转换成十六进制数为0x5bH。

二、锁存器的原理与作用

锁存器都是透明的D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上，输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入^[3]。

如果使用LED数码管时不添加锁存器，特别是在动态显示的情况下，LED数码管的显示有可能发生不规则的跳动。此外，利用锁存器可以使CPU的时间占用率较低，占用单片机的输出端口较少，并且能够支持端口复用。所以为了保证LED数码管的显示信号效果，在使用LED数码管时，一般采用锁存器，常用的锁存器有74LS373、74HC573等等。

三、功能实现

利用美国ATMEL公司生产的AT89C52单片机、2个74HC573锁存器、3个两位数码管、复位电路、晶振电路构成。采用P0口分别与位选、段选锁存器的D口相连接，段选的Q端口分别与LED数码管的a~dp相连接，位选的Q端口分别与LED数码管的片选端口相连接。位选端与单片机P2.0相连接，段选端与单片机P2.1相连接。

（一）LED数码管的静态显示

LED数码管的静态显示是指在系统中多个LED数码管位选端独立，段选端连接在一起。在同一时间内，段选端的信号都是相同的，显示的符号也应该是相同的，但是位选端可以控制哪个LED数码管发光。例如：以共阴极LED数码管为例，位选、段选端为“1”时打开，为“0”时关闭，共阴极数码管为“1”时发光，为“0”时不发光。

……　　　　　　　　         //52系列单片机头文件

sbit duan=P2^1,wei=P2^0;　　 //声明段选端、位选端锁存器的锁存端

void main()

{    wei=1;         //打开位选端

     P0=0xFE;       //送入信号11111110B，即使第一个LED数码管发光

     wei=0;　　　　 //关闭位选端

     duan=1;        //打开段选端

     P0=0x5bH;      //送入信号01101101B，即让LED数码管显示数字“5”

     duan=0;        //关闭段选端      }

掌握了静态数码管显示的方式后，即可以在定义的时候通过数组将所有数字存储在数组中，通过for循环等方式，调用数组中各数字信号，在LED数码管中显示。利用这种方式，在LED数码管显示程序的编写中会节省很多时间。

（二）LED数码管的动态显示

LED数码管的动态显示又叫做LED数码管的动态扫描显示，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时显示，而实际上某一瞬时只有一个数码管在显示数据，且显示时间较短，一般都在1~10MS之间。LED数码管的动态显示，CPU要定时扫描刷新显示，一般适用于显示位数较多的场合，占用端口少，电路设计比较简单，但是编辑较复杂一些。

在实际的教学过程中，为了激发学生的学习兴趣及学习积极性，利用锁存器点亮LED数码管及正确显示数字符号，也为了更好的为后续学习打好良好的基础，教师在教学备课阶段要准备目标性强、操作简单、功能完善的实例，由浅入深、循序渐进的方式进行教学。尤其在实际教学过程中，学生对于锁存器控制LED数码管的位选端和段选端的混淆，要在LED数码管的静态显示训练中得到加强，否则在LED数码管的动态显示过程中，因为代码较长，修改起来不方便。

（作者单位：辽河油田成套电器设备厂）