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　　1.前言

　　數(shù)碼管靜態(tài)顯示系統(tǒng)需要占用過(guò)多的單片機(jī)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(fèi)硬件資源等問(wèn)題，研究人員開(kāi)發(fā)了一系列諸如74HC595的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片，該類(lèi)芯片可以實(shí)現(xiàn)串行轉(zhuǎn)并行的工作方式，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示。但是，這樣一種工作方式暴露出控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不足等問(wèn)題，在某些對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間要求比較高的場(chǎng)合的應(yīng)用產(chǎn)生了一定的限制。為了解決上述幾個(gè)弊端，本文提出了一種基于單片機(jī)的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示器的設(shè)計(jì)方案，以IAP15F2K61S2系列單片機(jī)做控制核心，并采用全新的軟硬件電路實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示。

　　2.控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 顯示器外觀設(shè)計(jì)

　　本顯示器采用六個(gè)共陽(yáng)極的數(shù)碼管，按照通常的做法，六個(gè)數(shù)碼管水平排列在產(chǎn)品的最上方，如圖1所示，這樣的設(shè)計(jì)可以方便的將控制系統(tǒng)的控制狀態(tài)顯示出來(lái)。下方采用的是40管腳DIP封裝的單片機(jī)，所有并行口線都安排了插針，可以方便的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的外部擴(kuò)展，增強(qiáng)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(jìn)行可見(jiàn)光線傳播，同時(shí)，可以堅(jiān)固的固定電路板。

　　2.2 顯示器控制核心

　　核心選擇IAP15F2K61S2單片機(jī)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(jī)，是常規(guī)51單片機(jī)的加強(qiáng)版。該系列單片機(jī)的運(yùn)行速度要比普通51單片機(jī)快7-12倍，可以較大幅度的提高單片機(jī)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，降低系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。

　　IAP15F2K61S2單片機(jī)集成了豐富的實(shí)用功能部件，簡(jiǎn)化了常規(guī)單片機(jī)最小系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，省去了外部復(fù)位電路和時(shí)鐘電路等部分，優(yōu)化了管腳配置，配置了五個(gè)8位（P0，P1，P2，P3，P4）和一個(gè)2位（P5）通用并行I/O口線。

　　本顯示器配置IAP15F2K61S2單片機(jī)的P2口的低六位作為數(shù)碼管的選擇控制信號(hào)，P0口作為數(shù)碼管的顯示段碼傳送數(shù)據(jù)總線。

　　2.3 顯示器控制電路設(shè)計(jì)

　　本顯示器的控制電路包括電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、程序下載模塊等模塊，產(chǎn)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(guò)USB轉(zhuǎn)串行口的下載器給顯示器供電，第二種方式是通過(guò)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(lái)自計(jì)算機(jī)的USB口，能夠提供給控制系統(tǒng)的電流太小，影響了數(shù)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(guò)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(chǎn)品供電，也可以提供充足的電流。

　　驅(qū)動(dòng)模塊保證了共陽(yáng)極數(shù)碼管的正常顯示，由于單片機(jī)的管腳輸出電流是有限的，因此，P2口對(duì)共陽(yáng)極數(shù)碼管公共端的控制需要添加三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，本顯示器選用NPN型三極管9013實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管公共端的控制。

　　將六個(gè)數(shù)碼管水平排成一行，公共端通過(guò)三極管進(jìn)行控制，而數(shù)據(jù)段與單片機(jī)的口線直接相連構(gòu)成了本顯示器的顯示模塊。

　　IAP15F2K61S2系列單片機(jī)程序的下載可以通過(guò)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(shí)現(xiàn)，這種程序下載方式需要的硬件條件非常簡(jiǎn)單，下載軟件的操作方式非常的便捷，受到眾多單片機(jī)系統(tǒng)研發(fā)人員的青睞。本顯示器正是采用了這樣的程序下載方式。