一种数码管动态扫描显示原理教具系统的制作方法

本实用新型涉及一种教具系统，特别是涉及一种数码管动态扫描显示原理教具系统，属于教学教具技术领域。

背景技术：

多数码管的显示分为静态驱动方式和动态方式，静态显示的方法使用了较多的I/O口，一般将需要显示的内容存储在寄存器中，接线方式直观，理解较为简单，在显示模块设计或基于单片机的简单应用中，一般采用动态显示方法驱动多数码管，学生理解与编程有一定的困难。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是为了提供一种数码管动态扫描显示原理教具系统，能动态改变扫描频率，采用直观的PCB布线，方便学生理解数码管和动态扫描显示的驱动原理。

本实用新型的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种数码管动态扫描显示原理教具系统，包括按键模块、单片机、蜂鸣器模块、四位共阳数码管、限流电阻、双向总数驱动芯片、共阳极数码管和按键开关，所述单片机分别与所述按键模块、所述蜂鸣器模块、所述四位共阳数码管、所述限流电阻、所述双向总数驱动芯片和所述按键开关电连接，所述限流电阻和所述双向总数驱动芯片均与所述共阳极数码管电连接，所述四位共阳数码管采用扫描方式驱动，扫描频率由间隔时间决定，所述按键模块用于控制所述四位共阳数码管的扫描频率，并控制所述蜂鸣器模块，所述蜂鸣器模块用于提示扫描频率是否修改，所述共阳极数码管用于稳定显示数字。

优选的方案是，所述单片机为STC89C52型单片机，所述STC89C52型单片机最小系统共扩展3个I/O器件。

在上述任一方案中优选的是，所述按键模块与所述按键开关电连接，所述按键开关由按键K1组成，所述按键K1与所述单片机的P3.1引脚扩展接口电连接。

在上述任一方案中优选的是，所述蜂鸣器模块与所述单片机的P3.7引脚扩展接口电连接，所述蜂鸣器模块由电阻R2、电阻R3、三极管S8550和蜂鸣器Buzzer组成。

在上述任一方案中优选的是，所述四位共阳数码管与所述限流电阻电连接，所述限流电阻为阻值为510欧姆的排阻RN1。

在上述任一方案中优选的是，所述四位共阳数码管分别与所述双向总数驱动芯片和所述共阳极数码管电连接。

在上述任一方案中优选的是，所述双向总数驱动芯片为74LS245型双向总数驱动芯片，74LS245型双向总数驱动芯片用于放大所述单片机的P2.0接口的驱动能力。

在上述任一方案中优选的是，所述共阳极数码管为4只0.5英寸的共阳极数码管。

在上述任一方案中优选的是，所述限流电阻与所述共阳极数码管的字型码驱动引脚电连接，所述双向总数驱动芯片与所述共阳极数码管的字选线电连接。

在上述任一方案中优选的是，所述按键开关采用外部中断方式触发。

本实用新型的有益技术效果：按照本实用新型的数码管动态扫描显示原理教具系统，本实用新型提供的数码管动态扫描显示原理教具系统，该教具的硬件以单片机STC89C52为核心的，I/O口扩展了按键、有源蜂鸣器和4位8字数码管构成，通过按键的按压可以动态改变扫描频率，通过蜂鸣器发出声音提醒学生扫描频率发生了改变，执行逻辑控制和动态扫描的软件烧写到STC89C52上，在STC89C52最小系统板的基础上，在P0口和P2口扩展了4个共阳极8字数码管，采用扫描方式驱动，扫描的频率由间隔时间决定，初始状态，扫描频率为每秒2次，可以清晰看到4个数码管依次被点亮，当触发按键按一下，数码管的扫描频率将增加，同时蜂鸣器发声，提示频率已经修改，每按一次按键，扫描会加快一倍，共10级，当扫描频率接近25次/秒时，4个数码管的数字将稳定显示，能动态改变扫描频率，采用直观的PCB布线，方便学生理解数码管和动态扫描显示的驱动原理。

附图说明

图1为按照本实用新型的数码管动态扫描显示原理教具系统的一优选实施例的结构示意图；

图2为按照本实用新型的数码管动态扫描显示原理教具系统的一优选实施例的内部电路图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例；

图3为按照本实用新型的数码管动态扫描显示原理教具系统的一优选实施例的数码管扫描流程图，该实施例可以是与图1或图2相同的实施例，也可以是与图1或图2不同的实施例；

图4为按照本实用新型的数码管动态扫描显示原理教具系统的一优选实施例的按键中断处理流程图，该实施例可以是与图1或图2或图3相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3不同的实施例；

图5为按照本实用新型的数码管动态扫描显示原理教具系统的一优选实施例的定时中断处理流程图，该实施例可以是与图1或图2或图3或图4相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3或图4不同的实施例。

图中：1-按键模块，2-单片机，3-蜂鸣器模块，4-四位共阳数码管，5-限流电阻，6-双向总数驱动芯片，7-共阳极数码管，8-按键开关。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1和图2所示，本实施例提供的一种数码管动态扫描显示原理教具系统，包括按键模块1、单片机2、蜂鸣器模块3、四位共阳数码管4、限流电阻5、双向总数驱动芯片6、共阳极数码管7和按键开关8，所述单片机2分别与所述按键模块1、所述蜂鸣器模块3、所述四位共阳数码管4、所述限流电阻5、所述双向总数驱动芯片6和所述按键开关8电连接，所述限流电阻5和所述双向总数驱动芯片6均与所述共阳极数码管7电连接，所述四位共阳数码管4采用扫描方式驱动，扫描频率由间隔时间决定，所述按键模块1用于控制所述四位共阳数码管4的扫描频率，并控制所述蜂鸣器模块3，所述蜂鸣器模块3用于提示扫描频率是否修改，所述共阳极数码管7用于稳定显示数字。

进一步的，在本实施例中，如图1和图2所示，所述单片机2为STC89C52型单片机，所述STC89C52型单片机最小系统共扩展3个I/O器件，所述按键模块1与所述按键开关8电连接，所述按键开关8由按键K1组成，所述按键K1与所述单片机2的P3.1引脚扩展接口电连接，所述蜂鸣器模块3与所述单片机2的P3.7引脚扩展接口电连接，所述蜂鸣器模块3由电阻R2、电阻R3、三极管S8550和蜂鸣器Buzzer组成。

进一步的，在本实施例中，如图1和图2所示，所述四位共阳数码管4与所述限流电阻5电连接，所述限流电阻5为阻值为510欧姆的排阻RN1，所述四位共阳数码管4分别与所述双向总数驱动芯片6和所述共阳极数码管7电连接，所述双向总数驱动芯片6为74LS245型双向总数驱动芯片，74LS245型双向总数驱动芯片用于放大所述单片机2的P2.0接口的驱动能力。

进一步的，在本实施例中，如图1和图2所示，所述共阳极数码管7为4只0.5英寸的共阳极数码管，所述限流电阻5与所述共阳极数码管7的字型码驱动引脚电连接，所述双向总数驱动芯片6与所述共阳极数码管7的字选线电连接，所述按键开关8采用外部中断方式触发。

进一步的，在本实施例中，如图1和图2所示，图1数码管动态显示教具系统模块图，STC单片机最小系统共扩展了3个I/O器件，图1中的按键对应于图2的K1，图1中的蜂鸣器对应于图2中的P3.7引脚的扩展部分，4位共阳数码管模块对应于图2的右上角的限流电阻RN1(阻值为510欧姆的排阻)、74LS245和4只0.5英寸的共阳极数码管，74LS245是双向总数驱动芯片，这里用于放大单片机P2口的驱动能力，图2中数码管下方“ABCDEFG”为字型码驱动引脚，“DP”为小数点驱动；“1234”为4个数码管的字选线，共阳极接法，当P2接高电平时，通过U2的驱动，可以直接驱动0.5英寸的数码管，当P2.0为高电平，P0口输出低电平，将点亮第1只数码管，P2.1为高电平时，将点亮第2只数码管，依次类推。P0口送不同的字型码即可显示不同的字符。

进一步的，在本实施例中，如图3、图4和图5所示，数码管的动态扫描流程如图3所示：

数码管的字型码为：

扫描间隔采用数组预定义：

unsigned char intVal[]＝{250,200,100,50,25,12,10,9,8,7}；//扫描间隔

数码管显示的字符序号放在数组lcd中：

Unsigned char lcd[]＝{1,2,3,4}；

初始显示为"1,2,3,4"。

图3中“送位选”指的是依次送P2.0,P2.1,P2.2,P2.3高电平，即依次点亮1-4数码管，当扫描的频率超过人眼的视觉暂留时间后，即可看到稳定的数字显示。

按键K1的触发：修改扫描频率

K1按键采用外部中断方式触发。

中断服务程序将修改数码管的扫描间隔：250,200,100,50,25,12,10,9,8,7，单位为毫秒，每按一次，扫描间隔减少约一半，为看清过程，后面的几次减小间隔，为了吸引学生的注意，每按一次按键，让蜂鸣器发出声音，蜂鸣器采用有源蜂鸣器，P3.7输出低电平，驱动三极管Q1工作于饱和态，BUZ1发声，K1按键中断服务程序中同时启动定时器T0，在T0定时器溢出中断中关闭蜂鸣器，达到发声的短延时。

蜂鸣器的发声提示：

在T0定时器中断服务程序中令P3.7为高电平，三极管Q1工作于截止态，BUZ1停止发声。

由于按键和蜂鸣器处理采用了中断的方法，不影响数码管的动态扫描效果。

制作印刷电路板(PCB)布线时，将数码管的字型码驱动和位线尽量在PCB的同一面上，并且将“字型码驱动”和”位选”放在丝印层上。

综上所述，在本实施例中，按照本实施例的数码管动态扫描显示原理教具系统，本实施例提供的数码管动态扫描显示原理教具系统，该教具的硬件以单片机STC89C52为核心的，I/O口扩展了按键、有源蜂鸣器和4位8字数码管构成，通过按键的按压可以动态改变扫描频率，通过蜂鸣器发出声音提醒学生扫描频率发生了改变，执行逻辑控制和动态扫描的软件烧写到STC89C52上，在STC89C52最小系统板的基础上，在P0口和P2口扩展了4个共阳极8字数码管，采用扫描方式驱动，扫描的频率由间隔时间决定，初始状态，扫描频率为每秒2次，可以清晰看到4个数码管依次被点亮，当触发按键按一下，数码管的扫描频率将增加，同时蜂鸣器发声，提示频率已经修改，每按一次按键，扫描会加快一倍，共10级，当扫描频率接近25次/秒时，4个数码管的数字将稳定显示，能动态改变扫描频率，采用直观的PCB布线，方便学生理解数码管和动态扫描显示的驱动原理。

以上所述，仅为本实用新型进一步的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型所公开的范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。