單片機數碼管顯示原理(轉）

菲利盟電子

小燈是一種簡單的LED，給我們視覺效果只能通過亮和滅來表達簡單信息。而這節課我們要來學習一種表達更加明確的器件，數碼管。

1、數碼管的基本介紹
先給大家提供一張原理圖看一下，如圖1所示。

圖1 數碼管原理圖
這是比較常見的數碼管的原理圖，我們板子上一共有6只數碼管。前邊有了LED小燈的學習，數碼管學習就會輕松的多了。從圖1能看出來，數碼管共有a,b,c,d,e,f,g,dp這8個段，而實際上，這8個段每一段都是一個LED小燈，所以數碼管就是由8個LED小燈所組成的。我們看一下數碼管內部結構圖。


圖2 數碼管結構圖

數碼管分為共陽數碼管和共陰數碼管，所謂的共陰數碼管就是8只LED小燈的陰極是接在一起的，也就是陰極是公共端，由陽極來控制小燈是否亮滅。同理，共陽數碼管就是陽極是接到一起的，大家可以仔細研究下圖1。細心的同學也會發現，數碼管上邊有2個com，實際上就是我們數碼管的公共端。為什么有2 個，我個人認為，一方面有2個可以起到對稱的效果，剛好是10個引腳，另外一個方面，公共端通過的電流較大，我們初中就學過，并聯電路電流之和等于總電流，用2個com可以把公共電流平均到2個引腳上去，降低線路承受的電流。
從我們板子的電路圖上能看出來，我們所用的數碼管是共陽數碼管，如圖所示。


圖3 共陽數碼管電路

他們的com是接到了正極上，當然了，和LED小燈電路類似，也是由74HC138控制了三極管的導通來控制整個數碼管的電流，我們先來看DS1這個數碼管。原理圖上可以看出來，控制DS1的三極管是Q17，控制Q17的引腳是LEDS0，對應到74HC138上邊就是Y0端的輸出。


圖4 74HC138控制圖

我們現在的目的是讓LEDS0這個引腳輸出低電平，相信大家現在可以獨立根據前邊學到的內容把ADDR0，ADDR1，ADDR2，ADDR3，ENLED這4個輸入狀態寫出來，現在大家不要偷懶，都去根據138的手冊去寫一下，不需要你記住這些結論，但是遇到就寫一次，鍛煉過幾次后，遇到同類芯片自己就知道如何去解決問題了。

數碼管通常是用來顯示數字的，我們板子上的6個數碼管，習慣上我們稱之為6位，那控制位選擇的就是74HC138了。而數碼管內部的8個LED小燈我們稱之為數碼管的段，那么數碼管的段選擇（即該段的亮滅）是通過P0口控制，經過74HC245驅動。

2、數碼管的真值表
數碼管的8個段，我們直接當成8個LED小燈來控制，那就是a、b、c、d、e、f、g、dp一共8個LED小燈。我們通過圖1可以輕而易舉的看出來，如果我們點亮b和c這兩個LED小燈，也就是數碼管的b段和c段，其他的所有的段都熄滅的話，就可以讓數碼管DS1顯示一個數字1，那么這個時候實際上P0的值的二進制就是0b11111001，十六進制就是0xF9。那么我們寫一個程序進去，看看讓數碼管顯示一下看看。

    #include               //包含寄存器的庫文件                  
    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開啟三極管Q17           
        while(1)             //程序死循環  
        {
             P0 = 0xF9;      //打開數碼管b和c段   
        }
}

大家把這個程序編譯一下，下載到單片機里會發現，最右側的數碼管成功顯示1這個數字。

同樣的方法，我們可以把其他的數字都成功的在數碼管上顯示出來，而數碼管顯示的數字對應給P0的賦值，我們叫做數碼管的真值表。我們來列一下我們這個電路圖的數碼管真值表，注意，這個真值表里顯示的數字都不帶小數點。

表1 數碼管真值表
數字
0
1
2
3
4
5
6
7
真值表
0xC0
0xF9
0xA4
0xB0
0x99
0x92
0x82
0xF8
數字
8
9
A
B
C
D
E
F
真值表
0x80
0x90
0x88
0x83
0xC6
0xA1
0x86
0x8E

大家可以把上邊那個數碼管顯示1的那個程序中的P0的賦值隨便修改成我們表5-1中的真值表里的數字試試看，把數碼管顯示的數字顯示出來。

3、數碼管的靜態顯示

從第三課我們學習74HC138以后，我們了解到74HC138同時一次只能讓一個輸出口為低電平，也就是在一個時刻內，我們只能讓一個數碼管顯示，始終選通數碼管并且可以根據我們的P0總線的信號來改變這個數碼管的值，我們可以理解為數碼管的靜態顯示。

數碼管靜態顯示是對應動態顯示而言的，靜態顯示對于一兩個數碼管還行，多個數碼管，靜態顯示實現的意義就沒有了。這節課我們先用一個數碼管的靜態顯示來實現一個簡單的秒表，為下節課的動態顯示打下基礎。

先來介紹一個51單片機的關鍵字code。我們前邊課程定義變量的時候，一般用到unsigned char或者unsigned int這兩個關鍵字，這樣定義的變量都是放在我們的單片機的RAM中，我們在程序中可以隨意去改變這個變量的值。但是還有一種常數，我們在程序中要使用，但是卻不進行對這個值的改變，這種值我們可以加一個code關鍵字修飾一下，修飾完畢后，這個值就會存儲到我們的程序空間flash中，這樣可以大大節省我們單片機的RAM的使用量，畢竟我們的RAM空間比較小，而程序空間是很大的。比如我們現在要使用的數碼管真值表，我們來看一下我們下邊的這個程序。

#include               //包含寄存器的庫文件                  
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
};                  //用數組來存儲數碼管真值表，下一課詳細介紹數組

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;                    //設置定時器0為模式1
     TH0  = 0xB8;
    TL0  = 0x00;                   //定時值初值
     TR0  = 1;                      //打開定時器0
    while(1)
    {
        if(1 == TF0)                 //判斷定時器0是否溢出
        {
            TF0 = 0;
            TH0 = 0xB8;              //溢出后，重新賦值
            TL0 = 0x00;
            counter++;
            if(50 == counter)      //判斷定時器0溢出是否達到50次
            {
                counter = 0;        //counter清0，重新計數
                P0 = LedChar[j++]; //把數組里的對應值送給P0
                if(16 == j)         //當顯示到F后，歸0重新開始
                {
                     j = 0;
                }
             }
         }
    }
}

轉載“玩轉單片機”


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