基于51單片機(jī)的數(shù)碼管設(shè)計(jì)

導(dǎo)語

數(shù)碼管/LED點(diǎn)陣是嵌入式系統(tǒng)中常見的顯示方案，我們通過數(shù)碼管可以將代碼運(yùn)行的結(jié)果可視化出來，是一種常見的顯示器件，相對(duì)于屏幕，數(shù)碼管成本低，被廣泛的運(yùn)用在各類小型家電，工業(yè)控制中。學(xué)會(huì)使用數(shù)碼管，對(duì)于理解C語言控制GPIO有著很大的幫助。

數(shù)碼管

數(shù)碼管本質(zhì)上是多個(gè)發(fā)光的LED等封裝在一起，通過不同的LED燈點(diǎn)亮，使得數(shù)字或者符號(hào)顯示出來，常見的由八段數(shù)碼管，包括小數(shù)點(diǎn)在內(nèi)共有8個(gè)LED燈封裝在一起，其顯示符號(hào)范圍較廣，配合封裝顯示可有更廣泛的顯示，被廣泛使用。

其他更復(fù)雜的如米字?jǐn)?shù)碼管可以顯示數(shù)字和26個(gè)英文字母，但其控制更加復(fù)雜，不常使用。

由于采用LED燈作為顯示光源，由此數(shù)碼管也存在共陰極和共陽極，其共陰極和共陽極控制有所區(qū)別。

通過選擇這些數(shù)碼管的開啟，其dp，gfedcba的端口順序排列可以產(chǎn)生一個(gè)8位2進(jìn)制數(shù)來表示亮滅信息，并在C51中用HEX放在uchar數(shù)組中進(jìn)行使用。

//共陰極：位選為低電平（即0）選中數(shù)碼管,各段選為高電平（即1接+5V時(shí)）選中各數(shù)碼段(0~f)

//共陰數(shù)碼管段選表，無小數(shù)點(diǎn)：
unsigned char code distab[16] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

//共陰數(shù)碼管段選表，有小數(shù)點(diǎn)：
unsigned char code distab[16] = {0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd, 0x87,0xff,0xef,0xf7,0xfc,0xb9,0xde,0xf9,0xf1}；

//共陰數(shù)碼管位選表-8個(gè)
unsigned char code distab[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdF,0xbF,0x7F};//位選

/*******************************************************************************************************************/

//共陽極：位選為高電平（即1）選中數(shù)碼管,各段選為低電平（即0接地時(shí)）選中各數(shù)碼段(0~f)
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//共陽數(shù)碼管段選碼表，無小數(shù)點(diǎn)：
unsigned char code distab[16]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e}；

//共陽數(shù)碼管段選碼表，有小數(shù)點(diǎn)：
unsigned char code distab[16]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78, 0x00,0x10,0x08,0x03,0x46,0x21,0x06,0x0e}；


//共陽數(shù)碼管位選表-8個(gè)
unsigned char code distab[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};//位選

1位八段數(shù)碼管一般會(huì)引出9個(gè)引腳，其中7個(gè)引腳顯示數(shù)字（或某些字母），1個(gè)顯示小數(shù)點(diǎn)，1個(gè)作為片選端。

n位一般引出n + 8引腳，n個(gè)片選引腳，8個(gè)顯示引腳為共享引腳。

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靜態(tài)顯示

何為片選信號(hào)?以共陰極為例，其公共引腳為低電平時(shí)，其他8個(gè)控制引腳的電平才有效果。若為高電平，則IO操作對(duì)當(dāng)前位置無效。

當(dāng)片選信號(hào)全部打開時(shí)，8個(gè)顯示IO的操作將顯示在兩位數(shù)碼管上，這就是數(shù)碼管的靜態(tài)顯示，

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動(dòng)態(tài)顯示

利用人眼的視覺暫留，快速的切換數(shù)碼管的片選信號(hào)，同時(shí)切換位選信號(hào)（8個(gè)顯示IO的電平操作），便可以達(dá)到在人眼看來可以顯示多位數(shù)字0-99。通過增加更多的數(shù)碼管，便可以顯示更多的系統(tǒng)狀態(tài)。

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缺陷與對(duì)策

我們可以直接將數(shù)碼管直接接在單片機(jī)的IO上去驅(qū)動(dòng)，但在多數(shù)的時(shí)候，我們不會(huì)去這樣做。多位數(shù)碼管將在系統(tǒng)中占用大量的IO,在一些IO豐富的單片機(jī)上這算不了什么，但在對(duì)于引腳較少的單片機(jī)中，我們可以通過增加外圍電路來解決這個(gè)問題。

鎖存器

對(duì)于常見于單片機(jī)學(xué)習(xí)板上多以鎖存器為主，如74HC573芯片，包含八路3態(tài)輸出的非反轉(zhuǎn)透明鎖存器。鎖存器同它的名字一樣，他可以將一些信號(hào)鎖上并”保存“起來。

當(dāng)鎖存使能端LE為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的。單片機(jī)的輸入會(huì)直接通過芯片傳向數(shù)碼管。即D端口和O端口相連。

當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，單片機(jī)的輸入對(duì)于74HC573芯片的輸出不在有影響，當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時(shí)，在芯片的輸出端，數(shù)據(jù)仍然保持；即芯片輸出取決于使能變低前輸入的數(shù)據(jù)，舊數(shù)據(jù)可以保持，繼續(xù)控制數(shù)碼管。

這樣我們就可以使用8個(gè)IO與對(duì)應(yīng)的2個(gè)芯片使能IO,控制8位數(shù)碼管，其具體代碼實(shí)現(xiàn)可去理解例程，本文不做解釋。

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數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片

CH450是一款數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片，可以用于驅(qū)動(dòng) 6位數(shù)碼管或 48點(diǎn) LED矩陣，可通過I2C接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。

其數(shù)碼管被廣泛運(yùn)用，理解GPIO與鎖存器便可以熟練使用數(shù)碼管器件。

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