单片机数码管显示原理

PCB88475579 2020-09-18 20255

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小灯是一种简单的LED，给我们视觉效果只能通过亮和灭来表达简单信息。而这节课我们要来学习一种表达更加明确的器件，数码管。

1、数码管的基本介绍

先给大家提供一张原理图看一下，如图1所示。

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图1 数码管原理图

这是比较常见的数码管的原理图，我们板子上一共有6只数码管。前边有了LED小灯的学习，数码管学习就会轻松的多了。从图1能看出来，数码管共有a，b，c，d，e，f，g，dp这8个段，而实际上，这8个段每一段都是一个LED小灯，所以数码管就是由8个LED小灯所组成的。我们看一下数码管内部结构图。

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图2 数码管结构图

数码管分为共阳数码管和共阴数码管，所谓的共阴数码管就是8只LED小灯的阴极是接在一起的，也就是阴极是公共端，由阳极来控制小灯是否亮灭。同理，共阳数码管就是阳极是接到一起的，大家可以仔细研究下图1。细心的同学也会发现，数码管上边有2个com，实际上就是我们数码管的公共端。为什么有2个，我个人认为，一方面有2个可以起到对称的效果，刚好是10个引脚，另外一个方面，公共端通过的电流较大，我们初中就学过，并联电路电流之和等于总电流，用2个com可以把公共电流平均到2个引脚上去，降低线路承受的电流。

从我们板子的电路图上能看出来，我们所用的数码管是共阳数码管，如图所示。

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图3 共阳数码管电路

他们的com是接到了正极上，当然了，和LED小灯电路类似，也是由74HC138控制了三极管的导通来控制整个数码管的电流，我们先来看DS1这个数码管。原理图上可以看出来，控制DS1的三极管是Q17，控制Q17的引脚是LEDS0，对应到74HC138上边就是Y0端的输出。

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图4 74HC138控制图

我们现在的目的是让LEDS0这个引脚输出低电平，相信大家现在可以独立根据前边学到的内容把ADDR0，ADDR1，ADDR2，ADDR3，ENLED这4个输入状态写出来，现在大家不要偷懒，都去根据138的手册去写一下，不需要你记住这些结论，但是遇到就写一次，锻炼过几次后，遇到同类芯片自己就知道如何去解决问题了。

数码管通常是用来显示数字的，我们板子上的6个数码管，习惯上我们称之为6位，那控制位选择的就是74HC138了。而数码管内部的8个LED小灯我们称之为数码管的段，那么数码管的段选择（即该段的亮灭）是通过P0口控制，经过74HC245驱动。

2、数码管的真值表

数码管的8个段，我们直接当成8个LED小灯来控制，那就是a、b、c、d、e、f、g、dp一共8个LED小灯。我们通过图1可以轻而易举的看出来，如果我们点亮b和c这两个LED小灯，也就是数码管的b段和c段，其他的所有的段都熄灭的话，就可以让数码管DS1显示一个数字1，那么这个时候实际上P0的值的二进制就是0b11111001，十六进制就是0xF9。那么我们写一个程序进去，看看让数码管显示一下看看。

#include //包含寄存器的库文件

sbit ADDR0 = P1^0;

sbit ADDR1 = P1^1;

sbit ADDR2 = P1^2;

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

void main（）

{

unsigned char j = 0;

unsigned int i = 0;

ENLED = 0;

ADDR0 = 0;

ADDR1 = 0;

ADDR2 = 0;

ADDR3 = 1; //74HC138开启三极管Q17

while（1） //程序死循环

{

P0 = 0xF9; //打开数码管b和c段

}

大家把这个程序编译一下，下载到单片机里会发现，最右侧的数码管成功显示1这个数字。

同样的方法，我们可以把其他的数字都成功的在数码管上显示出来，而数码管显示的数字对应给P0的赋值，我们叫做数码管的真值表。我们来列一下我们这个电路图的数码管真值表，注意，这个真值表里显示的数字都不带小数点。

表1 数码管真值表

数字01234567

真值表0xC00xF90xA40xB00x990x920x820xF8

数字89ABCDEF

真值表0x800x900x880x830xC60xA10x860x8E

大家可以把上边那个数码管显示1的那个程序中的P0的赋值随便修改成我们表5-1中的真值表里的数字试试看，把数码管显示的数字显示出来。

3、数码管的静态显示

从第三课我们学习74HC138以后，我们了解到74HC138同时一次只能让一个输出口为低电平，也就是在一个时刻内，我们只能让一个数码管显示，始终选通数码管并且可以根据我们的P0总线的信号来改变这个数码管的值，我们可以理解为数码管的静态显示。

数码管静态显示是对应动态显示而言的，静态显示对于一两个数码管还行，多个数码管，静态显示实现的意义就没有了。这节课我们先用一个数码管的静态显示来实现一个简单的秒表，为下节课的动态显示打下基础。

先来介绍一个51单片机的关键字code。我们前边课程定义变量的时候，一般用到unsigned char或者unsigned int这两个关键字，这样定义的变量都是放在我们的单片机的RAM中，我们在程序中可以随意去改变这个变量的值。但是还有一种常数，我们在程序中要使用，但是却不进行对这个值的改变，这种值我们可以加一个code关键字修饰一下，修饰完毕后，这个值就会存储到我们的程序空间flash中，这样可以大大节省我们单片机的RAM的使用量，毕竟我们的RAM空间比较小，而程序空间是很大的。比如我们现在要使用的数码管真值表，我们来看一下我们下边的这个程序。

#include //包含寄存器的库文件

sbit LED = P0^0;

sbit ADDR0 = P1^0;

sbit ADDR1 = P1^1;

sbit ADDR2 = P1^2;

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

unsigned char code LedChar［］ = {

0xC0，0xF9，0xA4，0xB0，0x99，0x92，0x82，0xF8，

0x80，0x90，0x88，0x83，0xC6，0xA1，0x86，0x8e

}; //用数组来存储数码管真值表，下一课详细介绍数组

void main（）

{

unsigned char counter = 0;

unsigned char j = 0;

ENLED = 0; ADDR0 = 0; ADDR1 = 0;

ADDR2 = 0; ADDR3 = 1; P0 = 0XFF; //74HC138和P0初始化部分

TMOD = 0x01; //设置定时器0为模式1

TH0 = 0xB8;

TL0 = 0x00; //定时值初值

TR0 = 1; //打开定时器0

while（1）

{

if（1 == TF0） //判断定时器0是否溢出

{

TF0 = 0;

TH0 = 0xB8; //溢出后，重新赋值

TL0 = 0x00;

counter++;

if（50 == counter） //判断定时器0溢出是否达到50次

{

counter = 0; //counter清0，重新计数

P0 = LedChar［j++］; //把数组里的对应值送给P0

if（16 == j） //当显示到F后，归0重新开始

{

j = 0;

}

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