江苏联合职业技术学院南京分院 杨 阳

1.引言

对于智能仪表人机交互化实现媒介，我们通常使用LCD液晶或者LED数码管来作为显示器件。显然，对于输出信息量不多且低成本仪表而言，后者是众多此类仪表的首选。LED数码管的显示方式通常可分为：静态方式和动态方式。为降低仪表功耗、简化电路，多数智能仪表采用动态显示方式。我们知道，如果为节约I/O口资源便于更多的键盘输入等用途，工作于动态显示方式的显示电路需要辅以诸如74HC164串入并出等芯片；或者采用专用的动态显示接口集成芯片如ZLG8279等。这样虽然节约了I/O口资源，但同时也增加了设计成本和电路体积。为避免额外芯片的使用，本文提出了一种基于并行模式下的动态显示和键盘输入相结合的电路。

2.硬件电路及工作原理

系统以STC89S51单片机为例，构成的八位LED动态显示及输入电路。图1所示为动态显示及输入电路的硬件组成部分。电路中我们仅用到了8个PNP型三极管(9012)以及电阻等，未用到任何的集成电路。由于使用并行的动态显示模式，系统响应快；同时电路设计成本较低，便于批量应用。

电路中数码管为共阳极：段码端(a—h)经限流电阻RP2(阻值选取视数码管工作电流定)与单片机P0口相连；位码端(1—8)分别与对应PNP三极管集电极(C)相接，而三极管基极经分压电阻RP1与单片机P2口相连，同时八个三极管发射极(E)共连接电源VCC(+5V)。位码端同时分别与八个按键以及发光二极管连接(如图1示)，电阻R1一端接单片机P1.3引脚，限流电阻R2一端与发光二极管串联，一端接至单片机P1.2引脚。

我们设定电路工作动态扫描从右至左。我们以使第一位数码管能够显示所要显示的数为例，我们需要使得此数码管位选端1为高电平就是使与之相连的三极管Q0导通(当基极b为低电平时Q0导通),所以P2口送位码为EFH选中第一位数码管，然后P0口送出此位所要显示数的段码，实现显示。为能够实现按键输入(按键闭合一段时间即为有效输入)，即我们需要对各按键的闭合与否检测。那么我们在单片机送出数码管位码同时(此时P2.0=0，P2.1—P2.7=0则只有三极管Q0的集电极C为高电平，其余三极管集电极为高阻态)检测单片机P1.3口(读之前先对P1.3写1)的状态：若此时P1.3=1说明与被选中数码管位相连的按键K0被按下了，若P1.3=0则此键K0未被按下。由于电路采用的是动态扫描以及三极管的三态效应(数码管中未被选中的位对应的三极管处于截止状态，集电极是高阻态)，即便此时其他按键被按下P1.3也不会为1。至于发光二极管，要使得二极管L0能够点亮，则当单片机在送出位码时，使得P1.2=0此时与位码位P2.0相对应的发光二极管L0即被点亮；如果使P1.2=1则L0被熄灭。如要显示下一位则改变位码，依次选中要显示的位，如此循环，完成八位字符的显示，数码管可以达到近似静态显示的效果。

3.程序实现

以STC89S51单片机构成的8位数码管动态显示及按键输入子程序如图2所示。

设位码端P2.0—P2.1对应的各位数码管待显示的数据放在显示缓冲区LEDP20--LEDP27中，对应地址为40H—47H；位码寄存器地址为DISPBIT。动态扫描采用定时器每隔一定的时间对显示数据刷新一次。则定时器中断子程序如下：

图1 LED动态显示及键盘输入等电路

图2 子程序流程图

在程序清单中只列举了扫描P2.0位和P2.1位程序代码，其余数码管位扫描代码只需同上作少量改动即可，这里就不一一赘述了。由于使用的动态显示方式，我们在编程时需要根据实际硬件和要求确定合适的扫描周期，这里我们采用定时器定时每隔2ms扫描一位。对于实际显示中可能出现的显示拖尾等现象，我们也在程序中作了一定的处理。

4.结语

本设计显示及按键输入电路，是在最基本的数码管动态显示电路的基础上，利用了三极管的特性对电路加以改进。这样充分利用了数码管动态显示电路中位选端在单片机上所占用的端口，既保留了并行动态显示响应快的优点，又没有增加使用过多的单片机I/O资源，同时电路设计成本较低，电路在硬件结构上简单易搭，具有一定的实用价值。

[1]李广第,朱月秀,冷祖祁编著.单片机基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.

[2]康华光主编.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.