分时复用在8位数码管动态扫描中的应用

在单片机教学中，我们往往会遇到8位数码管的动态显示电路。动态驱动是将所有数码管的8个段码a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端连在一起，公共端各自独立，还为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O口线控制。通过分时轮流控制各个数码管的“位选端”（COM端），使各个数码管轮流受控显示。

原理图如图①所示。动态扫描程序的基本思路是：

本站家电维修网https://www.bjjdwx.com/是以家电维修技术交流为中心的技术论坛：①P0口输出第一个段码数据②P2口输出位码数据③延时④消隐位码——完成第一位数码显示；第二步：①P0口输出第二个段码数据②P2口输出位码数据③延时④消隐位码——完成第二位数码显示；……继续显示下一个数码，最后直至显示一组画面。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，只要扫描的速度足够快（如扫描频率为50HZ，则扫描速度一般在20ms以内），给人的印象就是一组稳定的显示数据。

但在综合项目的实践中，会发现这种图①显示方式占用的单片机端口多，假如是8位数码管的话，共占用16个脚（8位段码和8个位选端）。假如选用138译码器，则需要3个引脚输出8位位码数据，占用了11个端口。能不能使单片机的多个外部设备共用单片机I/O线来实现“复用”的功能呢？我们对原有的显示电路进行改进：为了节约I/O接口采用了低8位地址与数据总线分时复用的方法。单片机首先由P2、P0口送出16位地址，然后通过P0口读写数据，在整个读写过程中，高8位地址是不变的。单片机在访问外部存储器的时候P0口首先是作为低8位的地址数据线输出地址信号，外接的锁存器74LS373将它锁存后，P0口再写入数据。这个就是P0口双向8位数据口和低8位地址输出口的复用，分时就是先地址后数据，从而达到节约端口的目的。

原理图如图②所示，占用I/O端口变少。单片机的外围可接2片74LS373进行数据锁存。我们分三步来理解这个程序:

首先是片选：单片机的P2.6和P2.7分别接两片74LS373的1脚 /OE（输出使能端），进行位码和段码的片选。只要P2.7为低电平，即可使得U3(74LS373位选锁存芯片)使能端有效；只要P2.6为低电平，可使U2(74LS373段选锁存芯片)使能端有效。

然后是锁存：单片机的/WR端接两片74LS373的控制端LE（11脚）。当LE=“1”时，74LS373输出端1Q—8Q与输入端1D—8D相同；当LE为下降沿时，将输入数据锁存。P0口输出数据稳定后，/WR写选通发出脉冲信号(低电平)，P0  输出的段码或位码数据经由74LS373锁存。

最后是显示控制：定义总线，对外部数据进行赋值。P2口输出外部数据存储器其地址的高8位，P0口输出地址低8位，然后由P0口输出赋值数据，此时P2口在整个过程中信号不变（这是关键），整个对外部数据存储器的访问时序详见图③。在ALE信号下降沿时，P0口为低8位地址输出状态①；WR只在P0口输出数据稳定后发出有效脉冲信号（低电平）②。

当P2.6为低电平，选中U2(74LS373位选锁存芯片)，P0口输出位码数据给U2锁存；当P2.7为低电平，选中U3(74LS373段选锁存芯片)，P0口输出段码数据给U3锁存；然后延时显示、消隐，最后数码管完成动态扫描显示数据。

附1：动态显示八位数控制程序

#include<reg51.h>

void delay()  //延时程序

{ unsigned char k;

for(k=0;k<200;k++);

}

unsigned chartab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xd8,0x80,0x90};//设置共阳极0～9字型码

unsigned charval[]={2,0,1,8,1,1,0,8};

void main()

{unsigned chari,j;

while(1)

{for(i=0,j=0x01;i<8;i++)  //位选码初值为01H，显示8个位码

   {P0=tab[val[i]]; //根据va1[i]值送段选码至P0段选码

    P2=~j;    //位选码：选中第一位数码管显示

    delay();  //延时

    P2=0xff;   //位消隐

    j=j<<1;    //位选码左移一位，选中下一位LED

    }}}

附2：分时复用动态扫描显示八位数控制程序

#include <reg51.h>                 // 包含reg52.h头文件

unsigned char xdata DM _at_ 0x7fff; //定义总线外部地址段码：DM赋值时，P2赋值为0x7f，P0赋值为0xff

unsigned char xdata PX _at_ 0xbfff; //定义总线外部地址位码：PX赋值时，P2赋值为0xbf，P0赋值为0xff

unsigned charcode smg[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

//共阳数码管0~9的段码

unsigned charcom[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//位码

unsigned charshuju[]= {2,0,1,8,1,1,0,8};  //需要显示的数据

voiddelay()  //延时程序

{ unsigned chark;

 for(k=0;k<200;k++);

}

void display()

{ 

  unsigned char i;           //定义控制变量

  for(i=0;i<8;i++)

   { PX=0xff;              //P0口输出赋值数据，WR输出写时序脉冲，位码消隐

     DM=smg[shuju[i]];     //P0口输出赋值数据，WR输出写时序脉冲，数据给段码

     PX=com[i];            //数据给位码               

     delay();              //延时显示

       }                          

}

void main()

{ while (1)

    { 

       display();                    //调用显示函数

     }

}

最后，我们用仿真器下载程序进行烧录，分时复用动态扫描实验现象和图①电路一致。减少端口的方法还有很多，比如选用138译码器，则需要3个引脚输出8位位码数据，占用了11个端口，也不失为一种好办法。