七段显示器.PPT

I/O界面原理與實習 發光二極體(LED)顯示器 單顆LED 七段顯示器 點矩陣LED 鍵盤輸入 單顆LED LED是二極體的一種，具有正負極性 使用時將其長腳接正電源，短腳接地時即可讓LED發亮 順向電壓降的範圍值由1.2 ~ 3.0伏特不等 為了延長其使用壽命，通常會利用一限流電阻串接LED，將其工作電流限制在10 mA ~ 20 mA之間 如何讓LED閃爍 為要讓LED點亮與熄滅交替進行，所輸入的「1」、「0」信號圖形 這信號就是方波訊號，但其工作週期則不限定是50%的duty cycle。 若要讓LED產生閃爍感，則輸入之方波控制信號須為極低頻，其頻率要小於16Hz，否則人眼將就看不到閃爍現象，主要是因人的眼睛視覺暫留現象，一般而言，視覺暫留約在1/16秒到1/24秒之間，所以方波信的週期必須大於1/16秒，實際上最好取0.25秒以上，閃爍的感覺才會更真實 微控制器之計時方式 使用軟體延遲迴圈：利用微控制器執行一軟體延遲迴圈，利用執行此迴圈所需的指令週期數，配合供給之工作產率，即可產生所要的時間延遲。 使用硬體計時器：借助外部硬體計時器(Timer)，將欲延遲的時間設定給硬體計時器，當延遲時間到達時，硬體計時器會對微控制器產生硬體中斷，以告知延遲時間已到達。 使用軟體延遲迴圈 使用硬體計時器延遲 若供給外部硬體計時器之頻率f = 1kHz (週期為1 ms) 若外部之硬體計時器為8-bit counter(最大的計數時間為256 ms)。 EX: 系統要產生一個100 ms的時間延遲 可設定外部硬體計時器的初始值為156 即讓計時器是由156開始計數，當到達overflow時(即計時器由255?0)即表示已經過了100 ms。 七段顯示器 段顯示器可分為 共陽(common anode) 共陰(common cathode) 七段顯示器的驅動方式 靜態方式驅動七段顯示器 多工掃描驅動七段顯示器 利用人類眼睛視覺暫留現象 讓多顆七段顯示器輪流顯示，若輪流顯示的速度夠快的話，快到讓人眼睛不會感覺到閃爍現象(通常以50Hz以上的輪流顯示速度來驅動)，則感覺上即是每一顆七段顯示器皆同時在顯示 為了讓整個顯示之亮度與單獨顯示時差不多，若有N個七段顯示器，則每個七段顯示器在顯示時的亮度(即電流強度)可為單獨顯示時的N倍，這是因為每個七段顯示器的顯示時間僅為單獨使用時的1/N倍。 多工掃瞄七段顯示器 原理 由於人類之視覺暫留約為1/16秒 ~ 1/24秒，依經驗值將其取為1/50秒，即掃描頻率為50次/秒，故每隔1/50秒 = 20 ms即要掃描一次，因圖4.9之應用為6顆七段顯示器，故每一顆七段顯示器之顯示時間約為20/6 = 3.3 ms，可以取2 ms為七段顯示器之on時間。請注意：在掃描過程中，每個七段顯示器間必須有數十微秒的關閉時間(off time)以防止七段顯示器顯示時產生殘影。 LAB二、 七段顯示器 七段顯示器之掃描時序 先將SegA要顯示之內容輸出至DB[7:0]； 輸出控制信號SEG_SEL，將DB[7:0]的內容Latch在74573； 輸出掃描信號SCAN2~SCAN0使PS0#為Lo，致能SegA，使其將74573之內容顯示出來； 將步驟1~3重複，將要顯示之內容依序改為SegB、SegC、SegD 重複1~4步驟。 四位元掃描顯示之行程示意圖 點矩陣LED LED點矩陣結構 列陽行陰 列陰行陽 點矩陣LED驅動電路 驅動電路提供LED顯示所需之電流 其利用R0~R7之列信號輸出準位「0」或「1」來控制功率電晶體導通或截止，以決定是否供應該顯示列之LED顯示所需之電流，所謂顯示列即為輸出為「0」之Ri列。而該列之顯示內容則由行驅動電路C1~C5決定，其主要是作汲入電流用，當第i行之Ci值為「0」時，表顯示列之第i顆LED會亮，一般而言，行驅動電路大都採用能汲入(Sink)較大電流的IC。 驅動順序 將R1 ~ R7禁能(輸出為高電位) 將R1所要顯示的資料放置於C1~C5上，然後將R1致能(輸出為低電位) 延遲一段時間，再將R1禁能(輸出為高電位) 將R2顯示器所要顯示的資料放置C1~C5上，然後將R2致能(輸出為低電位) 延遲一段時間，再將R2禁能(輸出為低電位) 與多工掃描七段顯示器同，因視覺暫留時間最短為1/16秒，所以掃描週期不能大於1/16秒，否則會感覺到跳動現象。一般掃描頻率越高，顯示之視覺效果越好。在此例中，若掃描頻率取40Hz，則掃描之週期為25 ms。 因LED共有7列，所以每列之顯示時間為 (ms)。 LAB3、 點矩陣LED顯示控制 8×16點矩陣LED之驅動電路 依據移位(DM_GCLK)與更改資料匯