單片機數(shù)碼管顯示原理

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(dá)簡單信息。而這節(jié)課我們要來學(xué)習(xí)一種表達(dá)更加明確的器件，數(shù)碼管。

1、數(shù)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(shù)碼管原理圖

這是比較常見的數(shù)碼管的原理圖，我們板子上一共有6只數(shù)碼管。前邊有了LED小燈的學(xué)習(xí)，數(shù)碼管學(xué)習(xí)就會輕松的多了。從圖1能看出來，數(shù)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(shù)碼管就是由8個LED小燈所組成的。我們看一下數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖2 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖

數(shù)碼管分為共陽數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管，所謂的共陰數(shù)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(shù)碼管就是陽極是接到一起的，大家可以仔細(xì)研究下圖1。細(xì)心的同學(xué)也會發(fā)現(xiàn)，數(shù)碼管上邊有2個com，實際上就是我們數(shù)碼管的公共端。為什么有2個，我個人認(rèn)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(xué)過，并聯(lián)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(shù)碼管是共陽數(shù)碼管，如圖所示。

圖3 共陽數(shù)碼管電路

他們的com是接到了正極上，當(dāng)然了，和LED小燈電路類似，也是由74HC138控制了三極管的導(dǎo)通來控制整個數(shù)碼管的電流，我們先來看DS1這個數(shù)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(yīng)到74HC138上邊就是Y0端的輸出。

圖4 74HC138控制圖

我們現(xiàn)在的目的是讓LEDS0這個引腳輸出低電平，相信大家現(xiàn)在可以獨立根據(jù)前邊學(xué)到的內(nèi)容把ADDR0，ADDR1，ADDR2，ADDR3，ENLED這4個輸入狀態(tài)寫出來，現(xiàn)在大家不要偷懶，都去根據(jù)138的手冊去寫一下，不需要你記住這些結(jié)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(shù)碼管通常是用來顯示數(shù)字的，我們板子上的6個數(shù)碼管，習(xí)慣上我們稱之為6位，那控制位選擇的就是74HC138了。而數(shù)碼管內(nèi)部的8個LED小燈我們稱之為數(shù)碼管的段，那么數(shù)碼管的段選擇（即該段的亮滅）是通過P0口控制，經(jīng)過74HC245驅(qū)動。

2、數(shù)碼管的真值表

數(shù)碼管的8個段，我們直接當(dāng)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(shù)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(shù)碼管DS1顯示一個數(shù)字1，那么這個時候?qū)嶋H上P0的值的二進(jìn)制就是0b11111001，十六進(jìn)制就是0xF9。那么我們寫一個程序進(jìn)去，看看讓數(shù)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(huán)

{

P0 = 0xF9; //打開數(shù)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(fā)現(xiàn)，最右側(cè)的數(shù)碼管成功顯示1這個數(shù)字。

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

表1 數(shù)碼管真值表

數(shù)字01234567

真值表0xC00xF90xA40xB00x990x920x820xF8

數(shù)字89ABCDEF

真值表0x800x900x880x830xC60xA10x860x8E

大家可以把上邊那個數(shù)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(shù)字試試看，把數(shù)碼管顯示的數(shù)字顯示出來。

3、數(shù)碼管的靜態(tài)顯示

從第三課我們學(xué)習(xí)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(nèi)，我們只能讓一個數(shù)碼管顯示，始終選通數(shù)碼管并且可以根據(jù)我們的P0總線的信號來改變這個數(shù)碼管的值，我們可以理解為數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。

數(shù)碼管靜態(tài)顯示是對應(yīng)動態(tài)顯示而言的，靜態(tài)顯示對于一兩個數(shù)碼管還行，多個數(shù)碼管，靜態(tài)顯示實現(xiàn)的意義就沒有了。這節(jié)課我們先用一個數(shù)碼管的靜態(tài)顯示來實現(xiàn)一個簡單的秒表，為下節(jié)課的動態(tài)顯示打下基礎(chǔ)。

先來介紹一個51單片機的關(guān)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(guān)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(shù)，我們在程序中要使用，但是卻不進(jìn)行對這個值的改變，這種值我們可以加一個code關(guān)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(jié)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(xiàn)在要使用的數(shù)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(shù)組來存儲數(shù)碼管真值表，下一課詳細(xì)介紹數(shù)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(shè)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(dá)到50次

{

counter = 0; //counter清0，重新計數(shù)

P0 = LedChar［j++］; //把數(shù)組里的對應(yīng)值送給P0

if（16 == j） //當(dāng)顯示到F后，歸0重新開始

{

j = 0;

}

}

}

}

}