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簡單信息。而這節(jié)課我們要來學(xué)習(xí)一種表達更加明確的器件，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，大家可以仔細研究下圖1。細心的同學(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(shù)碼管顯示一下看看。
#include
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 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
真值表 | 0xC0 | 0xF9 | 0xA4 | 0xB0 | 0x99 | 0x92 | 0x82 | 0xF8 |
數(shù)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(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
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;
}
}
}
}
}
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-08
