代码收藏家 使用51单片机控制数码管
1、数码管
1.1、什么是数码管
(1)数码管的外观：
数码管可分为单个的，联排的(2位、4位、8位)
(2)数码管的作用：
数码管是显示器件，是用来显示数字的。
1.2、数码管的工作原理
(1)数码管的亮灭是由内部的照明LED的亮灭实现的。
(2)一位数码管内部有八颗LED灯，利用内部的LED灯的亮和灭让数码管显示不同的数字。
1.3、共阳极和共阴极数码管
(1)驱动方法的差异。必须清楚一个数码管内部的8颗LED是独立驱动的。如果8颗LED的正极一起接到VCC上（负极分别接到单片机的不同引脚），这种接法就叫共阳极。反之如果8颗LED负极一起然后接到GND（正极就分别接到单片机的不同引脚）就叫共阴极。两种接法都可以驱动数码管显示，但是用来显示的单片机程序不同（共阳极时单片机0是亮，共阴极时单片机的1是亮）。
(2)驱动电流需求差异。数码管（其实就是LED）如果按照共阳极接法则单片机可以直接驱动显示，如果按照共阴极接法则单片机不能直接驱动，因为单片机的IO口提供的电流大小不够驱动数码管内部的LED显示，需要外部电路来提供一个大电流驱动的芯片来解决。(原理图中74HC573即可解决这个问题)
2、原理图分析
2.1、数码管
数码管本身不分静态数码管和动态数码管，静态和动态只是驱动方式的不同。
数码管有位选和段选两个概念，位选是指在一个联排数码管中选择哪一个数码管来显示，段选是选择数码管的哪几段亮，也就是选择数码管内部的哪几颗LED亮。
(1)静态数码管
静态数码管就是静态的显示，通常用于单个的数码管驱动。
(2)动态数码管
动态数码管就是动态的显示，通常用于联排的数码管驱动。
当有八个数码管时，每个数码管内8颗LED灯，每个数码管就需要8个IO引脚来驱动，而八个数码管就需要用64个IO口来驱动。这显然需要的IO口数量太多，不合适。为了解决这个问题，就发明了动态驱动，通过8个IO口控制数码管的位选，8个IO口控制数码管的段选。这样八个数码管就只需要16个IO口来驱动。
这样便可以让8个数码管的依次显示不同的值，由于人眼的视觉暂留现象，人眼看到8个数码管时同时显示的。
3、代码编写
3.1、 控制静态数码管循环依次显示0~9。
(1)编程思路
P0端口连接静态数码管（JP3）
结合原理图可知：
| P0.0对应a | P0.1对应b |
P0.2对应c |
P0.3对应d |
| P0.4对应e | P0.5对应f | P0.6对应g | P0.7对应dp |
P0端口的对应IO输出低电平，对应数码段被点亮，输出高电平，数码管熄灭。
(2)代码
笨方法：
#include <reg52.h>
#include <intrins.h> /*使用_nop_()函数需要包含该文件*/
/*********************函数声明*********************/
void Delay1000ms();
void main()
{
P0 = 0x00; /*全亮*/
Delay1000ms();
P0 = 0xff; /*全灭*/
Delay1000ms();
while(1)
{
P0 = 0xc0; /*显示0*/
Delay1000ms();
P0 = 0xf9; /*显示1*/
Delay1000ms();
P0 = 0xa4; /*显示2*/
Delay1000ms();
P0 = 0xb0; /*显示3*/
Delay1000ms();
P0 = 0x99; /*显示4*/
Delay1000ms();
P0 = 0x92; /*显示5*/
Delay1000ms();
P0 = 0x82; /*显示6*/
Delay1000ms();
P0 = 0xf8; /*显示7*/
Delay1000ms();
P0 = 0x80; /*显示8*/
Delay1000ms();
P0 = 0x90; /*显示9*/
Delay1000ms();
}
}
void Delay1000ms() //@12.000MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 8;
j = 154;
k = 122;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void Delay1000ms() //@12.000MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 8;
j = 154;
k = 122;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
升级方法：使用数组
#include <reg52.h>
#include <intrins.h> /*使用_nop_()函数需要包含该文件*/
/*********************全局变量***********************/
unsigned char duanma[10] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};
/*********************函数声明***********************/
void Delay1000ms();
void main()
{
unsigned char i = 0;
P0 = 0x00; /*全亮*/
Delay1000ms();
P0 = 0xff; /*全灭*/
Delay1000ms();
while(1)
{
for(i = 0; i < 10; i++)
{
P0 = duanma[i];
Delay1000ms();
}
}
}
void Delay1000ms() //@12.000MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 8;
j = 154;
k = 122;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
3.2、控制八位数码管动态显示
动态数码管还是原来的数码管(共阳极或共阴极均可)，动态数码管先选择位码(COM端/共极)，即选择哪个数码管工作，再选择段码。依次让不同的数码管工作，由于视觉暂留，宏观上所有数码管是同时亮的，但微观上数码管是依次点亮的。
实现8位数码管依次显示12345678：
(1)编程思路
数码管为共阴极数码管，通过COM端的值选择相应数码管工作，因为是共阴数码管，所以COM端为0的数码管工作。
(2)代码
/*硬件接线
*P0接段码
*P2接位码
*使用C语言，Keil编写
*/
#include <reg52.h>
#include <intrins.h> /*使用_nop_()函数需要包含该文件*/
/*********************全局变量***********************/
/*共阴数码管0-9*/
unsigned char duanma[10] = {0x3f, 0x06, 0x5b,0x4f,0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f};
/*********************函数声明***********************/
void Delay1ms();
void main()
{
unsigned char i = 0;
P2 = 0x00; /*选择全部数码管,位码为0选数码管*/
P0 = 0xff; /*全亮*/
P0 = 0x00; /*全灭*/
while(1)
{
for(i = 0; i < 8; i++) /*i表示有八个数码管*/
{
P2 = ~(0x01 << i); /*位码为0对数码管工作*/
P0 = duanma[i+1]; /*从1开始显示*/
Delay1ms(); /*此处延时时长合理设置*/
P0 = 0x00; /*选择下一个数码管工作前先让数码管熄灭,消隐*/
}
}
}
void Delay1ms() //@12.000MHz
{
unsigned char i, j;
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
(3)注意事项
第一点：上述程序中，如果有延时，延时时间需要适当。延时时间太长，数码管显示会闪动，甚至出现一个一个亮；延时时间过短，数码管亮度会降低。
第二点：数码管需要进行消影。
通过38译码器实现八位数码管依次显示12345678
(1)如上中，通过单片机的16个IO口控制了8位数码管，如果想更节约一些IO口，可使用38译码器。
(2)硬件连接
J15的1~8与J16的1~8对应连接;
P0接段码(J12);
J6的3接P20(译码器的A),J6的2接P21(译码器的B),J6的3接P22(译码器的C)。
(3)38译码器
74LS138译码器数据手册百度就能找到，核心真值表如下：
为什么引入38译码器：
第一点：38译码器的作用：用3个IO口来控制8路输出。
第二点：原来不用38译码器时，8个动态数码管一共使用2个IO端口（16个引脚），现在使用了38译码器后，我们可以用38译码器的3路输入来控制数码管的8路位码，这样总共只需要3+8=11个IO引脚就可以来驱动8个动态数码管了，省了5个IO口。
74LS138的数据手册：
第一点：重点看懂真值表
第二点：G1、G2A和G2B三个是使能引脚
第三点：ABC是编码端，Y0-Y7是输出端
(4)代码
动态数码管的位选通过38译码器选择就很合适。
/*硬件接线
*P0接段码
*P2.0接38译码器A
*P2.1接38译码器B
*P2.2接38译码器C
*000(CBA) 对应Y0 对应第一个数码管
*001(CBA) 对应Y1 对应第二个数码管
*010(CBA) 对应Y2 对应第三个数码管
*......
*keil编写
*/
#include <reg52.h>
#include <intrins.h> /*使用_nop_()函数需要包含该文件*/
/*********************全局变量***********************/
/*共阴数码管0-9*/
unsigned char duanma[10] = {0x3f, 0x06, 0x5b,0x4f,0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f};
/*********************函数声明***********************/
void Delay1ms();
void main()
{
unsigned char i = 0;
P0 = 0x00; /*让数码管熄灭*/
while(1)
{
for(i = 0; i < 8; i++) /*i表示有八个数码管*/
{
P2 = i|0xf8; /*通过只更改P2端口的P20,P21,P22来选择位码*/
P0 = duanma[i+1]; /*从1开始显示*/
Delay1ms();
P0 = 0x00; /*选择下一个数码管工作前先让数码管熄灭,消隐*/
}
}
}
void Delay1ms() //@12.000MHz
{
unsigned char i, j;
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
4、补充
(1)视觉暂留
人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。
