南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）
字段组成的显示器，有8段（含小数点）和16段（“米”字）管两大类。如图3.22所示。
图中的a—g七个笔划（段）及小数点dp均为发光二极管。数码管显示器根据公共端的连接方式，可以分为共阴极数码管（将所有发光二极管的阴极连在一起）和共阳极数码管（将所有发光二极管的阳极连在一起）。
由于数控螺纹车床控制系统硬件电路需要
图3.22 8段和16段数码管外形有三排数字显示，每排又有6位，硬件较多，如果采用静态显示，则占用的硬件资源较多，虽然动态显示占用CPU的时间较多，但两者比较，还是选择动态显示。所谓动态显示就是所需显示字段断续通以电流，在需要多个字符同时显示时，可以轮流给每一个字符通以电流，逐次把所需显示的字符显示出来。
此次数控螺纹车床控制系统扩展的三排数字显示LED数码管选用共阴极型。共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连接在一起，通过译码器74LS138的六个输出端用来作逐位扫描控制。在每个段笔画要串一个300Ω的限流电阻。笔画的选择称为段选，公共端的选择称为位选。所采用三排8段数码管，它们由从CPU（89C2051）控制。因为有6列数码管显示，所以还需要一个译码器，选用74LS138芯片即3线—8线译码器。89C2051的P3口P3.3、P3.4、P3.5线分别接74LS138的选择输入端A、B、C（1、2、3引脚），则译码器的8个输出线Y0—Y7任选6个可分别控制数码管的显示。89C2051单片机依次发出段选控制字和对应哪一位LED显示器的位选控制信号，三排LED显示器逐个循环电亮。适当选择扫描速度，利用人眼“留光”效应，使得看上去好像这几个显示器同时在显示一样。
三排LED显示要实现动态显示还需用到8位移位寄存器74LS164，它的特点是具有选通串行输入端和一个异步清除输入端。74LS164引脚如图3.23所示，因为要有三排数字显示，所以需要三片74LS164芯片。每片的串行输入端A、B都并接在一起，其中一片U29的输入端接89C2051单片机的P3.0端，用于Z轴坐标的动态显示，当选通串行输入端输入低电平时，禁止进入新数据，并把第一个触发器在下一个时钟脉冲来后复位到低电平时，选通串行输入端（A和B）可完全控制输入数据。74LS164芯片的工作方式见表3.7，实
图3.23 74LS164引脚图
现移位功能。表中，×代表任意状态；QA0、QB0—QH0代表在稳态输入条件建立
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之前QA、QB—QH的输出状态；QAn、QBn—QHn代表在最近的时钟上升沿↑转换之前QA、QB—QH的输出状态；H/L、QAn—QBn代表在最近的时钟上升沿↑转换之后QA、QB—QH的输出状态。串行时钟输入端CLK接89C2051单片机的P3.1端，虽然不管时钟处于高电平或低电平时，串行输入端的数据都可以被改变，但只有满足建立条件的信息才能进入，时钟控制发生在时钟输入由低电平到高电平的跃变上，即发生在上升沿状态时。另两片74LS164芯片的接法相似，只是在选通输入端接法不同，在电路连接原理图中，U26的输入端接U27的输出端QH，U27的输入端接U28的输出端QH。三排LED数码管与89C2051芯片所构成的动态显示电路图如图3.24所示。
表3.7 74LS164功能表 输 入 清零 L H H H H 时钟 × L ↑ ↑ ↑ A B × × × × H H L × × L 输 出 QA QB …… QC L L L QA0 QB0 QH0 H QAn QG n L QAn QG n L QAn QG n
3.3.2 功能字显示电路设计
功能字显示电路选用16段数码显示器，它是“米”字管，用它可实现字母显示。8段数码管只能实现数字及字母A—F的显示，所以为了实现机床所有功能字都能显示，选择了16段数码管。在我们的接触中，16段数码管很少见，通常见到的都是8段数码管。它的工作原理与8段数码管相同。
实际上16段数码管实现的是静态显示，所谓静态显示就是需要显示的字符的各字段连续通电，所显示的字段连续发光，即功能字是一直点亮的。为了实现静态显示功能，需要采用74LS273锁存器将8031传递的数据锁存器来。74LS273芯片的功能主要锁存，由于74LS273只有8个输出端Q1—Q8,则需要2片74LS273来连接16段数码管，2片芯片的Q1—Q8分别接16段数码管的a,a1,b,c,d1,d2.e,f以及g1,g2,h,I,j,k,l,m口。当系统需要显示时，8031单片机便将要显示的数据送锁存器74LS273（U5、U6）的D1—D7口锁存。锁存器将显示码送至16段数码管DS1显示。若没有新数据送显示器，则8031单片机
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12345200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω +5R39R50R53R56R59R62R65R68DS2DpyAmber-CCDS5DpyAmber-CC101010101010DS8DpyAmber-CCDS11DpyAmber-CCDS14DpyAmber-CCDS17DpyAmber-CCU261U41199999U40212U421U4311R40R51R54R57R60R63R66R69+5200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200ΩU522U539A5612122DS3DpyAmber-CC10101010DS6DpyAmber-CCDS9DpyAmber-CCDS12DpyAmber-CCDS15DpyAmber-CC10U55X6X7DS18DpyAmber-CC102U54X4X521011QCQDQEQFCLKQGCLRQH1213X2X312ABQAQB34X0X1X10X21X32X43X54X65X76X87aNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDaNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDaNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDaNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDaNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDaNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDX10X21X32X43X54X65X76X87X10X21X32X43X54X65X76X87X10X21X32X43X54X65X76X87X10X21X32X43X54X65X76X87X10X21X32X43X54X65X76X8789GNDU2712ABU451999U44QAQB12U461U4711+5R41R52R55R58R61R64R67R70200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω342U5722122U59Y6Y72U58Y4Y5Y2Y3561101112U56Y0Y1Y10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGND9Y10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGNDaNCbacfbdgeecfdgdpdpGNDaNCbacfbdgeecfdgdpdpGNDY10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87Y10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87Y10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGND9Y10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGND9QCQDQEQFCLKQGCLRQH74LS164121389GND+599999QCQDU501U511122U63Z6Z7122U62Z4Z512QEQFCLK1213QGCLRQH74LS164U291U301U3112U3421221U332U32211011南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 89GNDU18静态显示如图3.25所示。显示电路原理图如图3.26所示。 2Y2112MHZ30pFC8C930pF20123456A7B8C9VccGNDRSTP17P30P16P31P15XTAL2P14XTAL1P13P32P12P33P11P34P10P35P37A1B2C3456GND+5874LS138GND+5ABCG2AG2BG1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7GNDVcc15141312111097161019181716151413121189C2051GND便去做其他工作，这样就能现实静态显示。16段数码管显示器与8031所构成的图3.24 数字动态显示电路原理图 C931 DS4DpyAmber-CC1010DS7DpyAmber-CCU281U4912U61Z2Z3122U60Z0Z112AB56QAQB34U48Z10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87aNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDaNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDZ10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87Z10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87S10R18R19U1510K12DS10DpyAmber-CC10DS13DpyAmber-CC10DS16DpyAmber-CC10DS19DpyAmber-CC10GNDSW-PB30ΩC710μGNDB+5C10104μaNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDZ10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87aNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDZ10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87aNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDZ10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87aNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDGNDU16南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）
12 DS1N11 N22aDPYN33a1N44b N55ca1a2N66d1N77d2fhcog1ig2jb N88emN99fedplkc10N10g1d2d1 U511N11g2D02D1Q112N112N12hAD13D2Q213N213N13i D24D3Q314N314N14jD35D4Q415N415N15kD46D5Q516N516N16lD57D6Q617N617m D68D7Q718N718dpD79D8Q819N819coU8AENNC20 1GNDDpy 16-Seg31121CLK 74LS273CLRGND U6D02N9D13D1Q112N10 D24D2Q213N11D35D3Q314N12D46D4Q415N13D57D5Q51617N14 D68D6Q618N15D79D7Q719N16U9AD8Q8 131121CLKCLR SNJ54ALS832AJGND74LS273 BU17 A13115A142AY014A153BY113 4CY25G2AY312GND6G2BY411+5G1Y510 Y69U1040208Y771VccVssD0GNDVcc16 2P1.0P0.039D174LS1383P1.1P0.138D24P1.2P0.237D3GNDC11104μ+5 5P1.3P0.336D46P1.4P0.435D57P1.5P0.53433D6 8P1.6P0.6P1.7P0.732D7122113INT0,P3.2P2.0 INT1,P3.3P2.122P2.223P2.32414 P2.42515T0,P3.4T1,P3.5P2.526A13P2.627A14 P2.728A1531/EA15RESET 1819XTAL2XTAL1RXD,P3.010 17TXD,P3.11116/RD/ALE30/WR/PESN29 C
32 图理原路电示显态静字能功 52.3图 12345200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω DS1DPY+5R39R50R53R56R59R62R65R68DS2DpyAmber-CCDS5DpyAmber-CC1010101010DS8DpyAmber-CCDS11DpyAmber-CCDS14DpyAmber-CCDS17DpyAmber-CC10a1a2coihjbg1g2mlkcdpd2U261U41199999d1U40U522U532U542U552R40R51R54R57R60R63R66R69+5200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200ΩU512AB56U421U43121X6X721X4X521X2X3QAQB3421X0X1AX10X21X32X43X54X65X76X87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGND9X10X21X32X43X54X65X76X87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGNDaNCbacfbdgeecfdgdpdpGNDaNCbacfbdgeecfdgdpdpGNDaNCbacfbdgeecfdgdpdpGNDX10X21X32X43X54X65X76X87X10X21X32X43X54X65X76X87X10X21X32X43X54X65X76X87X10X21X32X43X54X65X76X87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGNDD02D13D24D35D46D57D68D79QCQD208CLKQG/CLRQHDS3DpyAmber-CC10101010DS6DpyAmber-CCDS9DpyAmber-CCDS12DpyAmber-CC12139GND1011NCQEQFGNDDpy16-SegU8AD1D2D3D4D5D6D7D8Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q81213141516171819N1N2N3N4N5N6N7N8N11N22N33N44N55N66N77N88N991N0101N1111N2121N3131N4141N5151N616171819aa1bcd1d2fefeg1g2hijklmdpcoEN132111CLKCLR74LS273GNDDS15DpyAmber-CC10DS18DpyAmber-CC10U6U2712ABU451999U44QAQB2U572U582U592+5R41R52R55R58R61R64R67R70200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200Ω200ΩD02D13D24D35D46D57D68D793456U461U47121Y6Y721Y4Y521Y2Y3121U56Y0Y19D1D2D3D4D5D6D7D8QCQDQEQFCLKQG/CLRQH74LS16412131011Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q81213141516171819N9N10N11N12N13N14N15N16Y10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87aNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDaNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDaNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDaNCbacdfgbeecfdgdpdpGNDY10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87Y10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87Y10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87Y10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87aNCbacdfgbeecfdgdpdpGND9Y10Y21Y32Y43Y54Y65Y76Y87aNCbacdfgbeecfdgdpdpGND9U9A1389GND2111CLKCLRSNJ54ALS832AJGND74LS273+5S10DS4DpyAmber-CC1010DS7DpyAmber-CCU15R18R1910K12DS10DpyAmber-CC10DS13DpyAmber-CC10DS16DpyAmber-CC10DS19DpyAmber-CC10GNDSW-PB30ΩC710μGNDU281U49199BU602U612U622U632Z6Z7Z4Z5Z2Z3Z0Z1C10104μGNDU16U501U5112121QEQFCLK1213QG/CLRQH74LS164U291U301U3112U3421221U332U32211011QCQD562112ABQAQB3421U48+5Z10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGNDaNCbacfbdgeecfdgdpdpGNDZ10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87Z10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGND9Z10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGND9Z10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGND9Z10Z21Z32Z43Z54Z65Z76Z87aNCbacfbdgeecfdgdpdpGND9U489GNDU18南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 1F333
89C20515KR25Q2GNDGND+5874LS138GND+5Q2+5R275K5KR24Q1Q1R26ABCG2AG2BG1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7GNDVcc5KA1B2C34561514131211109716U17A131A142A153456ABCG2AG2BG1874LS138C11104μ+5Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7GNDVcc1514131211109716D02D13D24D35D46D57D68D79Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1U1AD1D2D3D4D5D6D7D8VccGNDRSTP17P30P16P31P15XTAL2P14XTAL1P13P32P12P33P11P34P10P35P3710191817161514131211Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q81213141516171819Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q82Y21112MHZ330pFC8C930pF20123456A7B8C92111CLKCLR74LS273GNDGND+5GNDCU104012345678VccP10P11P12P13P14P15P16P17VssP00P01P02P03P04P05P06P07203938373635343332D0D1D2D3D4D5D6D7GND1213INT0P32INT1P331415T0P34T1P3531P20P21P22P23P24P25P26P272122232425262728A8A9A10A11A12A13A14A15/EA15RESET1819XTAL2XTAL11716/RD/WRRXDP30TXDP31/ALE/PESN10113029图3.26 显示电路原理图 D2345