51单片机数码管的使用

IO的使用2--数码管

本文主要涉及51单片机的数码管的使用

文章目录

  • IO的使用2--数码管
    • 一、数码管的定义与类型
    • [1.1 数码管的原理图](#1.1 数码管的原理图)
    • [二、 举个栗子](#二、 举个栗子)
      • [2.1 一个数码管的底层函数](#2.1 一个数码管的底层函数)
      • [2.2 调用上面的底层函数显示具体数字](#2.2 调用上面的底层函数显示具体数字)

一、数码管的定义与类型

数码管是一种用于数字显示的电子元件,通常由多个LED(发光二极管)组成。它被广泛用于各种计数、测量和显示应用,如数字时钟、温度计、计数器等。

主要特点和结构如下:

  1. LED组成: 数码管的基本组成单元是LED,通常为七段共阳(Common Cathode)或共阴(Common Anode)的结构。七段代表数码管上的七个LED段,分别对应显示数字0到9的不同线段。

  2. 共阳和共阴: 共阳数码管表示LED的阳极连接在一起,共阴数码管表示LED的阴极连接在一起。在共阳数码管中,通过给定的线段点亮LED,而在共阴数码管中,通过接通的线段关闭LED。

  3. 多位数码管: 为了显示更多的数字或字符,可以将多个数码管连接在一起形成多位数码管,每一位数码管对应显示其中的一个数字或字符。

  4. 控制信号: 为了控制数码管的显示,需要提供适当的控制信号。这些信号通常包括电源、段选信号和位选信号,以确保正确的数字或字符在正确的数码管上显示。

  5. 常见的数码管类型:

    • 共阳七段数码管: 每个数字由7个LED段组成,共阳表示数字的阳极连接在一起。
    • 共阴七段数码管: 同样由7个LED段组成,共阴表示数字的阴极连接在一起。
    • 数码管显示器: 可以同时显示多个字符或数字,通常用于计算器、计数器等设备。

总体而言,数码管是一种简单、实用的数字显示设备,广泛应用于各种电子设备和嵌入式系统。

1.1 数码管的原理图

可以从上面原理图可以知道:

上图电路使用的是 2 个四位一体的共阴数码管组成,即 8 位数码管的段选数据 a-dp 全部并联一起引出,每位数码管的位选即公共端引出。数码管的段选 a-dp连接在 74HC245 驱动芯片输出口,由 P0 端口控制。由 P2.2、P2.3、P2.4 管脚控制 74HC138 译码器输入从而控制数码管位选.

二、 举个栗子

1-利用动态扫描方法在三位数码管上显示出稳定的321

思路:显示原理:

  1. 数码管类型: 数码管分为共阴极和共阳极两种类型。在共阴极数码管中,所有的LED的阴极(负极)都连接在一起,而阳极(正极)分别连接到不同的引脚。在共阳极数码管中,所有LED的阳极连接在一起,而阴极分别连接到不同的引脚。

  2. 动态扫描: 为了在有限的引脚上控制多个数码管,采用了动态扫描的方法。在一个很短的时间内,依次点亮每一个数码管,然后迅速切换到下一个数码管,以此类推。由于人眼的视觉暂留效应,看起来就像所有的数码管都在同时显示

  3. 数码管控制: 对于每个数码管,通过在段选信号上输出相应的二进制码,控制数码管的每一段LED的亮灭状态。例如,数字 0 对应的二进制码可以是 00111111,其中每一位对应数码管的一个段,1 表示点亮,0 表示熄灭。

  4. 显示数字: 在动态扫描的过程中,根据要显示的数字,依次输出相应的段选信号,将对应数码管的LED点亮,实现数字的显示。通过迅速切换并依次点亮每个数码管,就能够看到整个数字在数码管上的显示效果。

  5. 控制电平: 在具体的硬件连接中,控制数码管的LED点亮和熄灭需要通过控制相应的引脚输出高电平或低电平来实现。不同的数码管芯片和硬件连接可能存在一些差异,但基本的原理是类似的。

2.1 一个数码管的底层函数

下面的函数通过数码管显示一位数字,通过设置数码管的位选信号(Location参数)以及数码管的段选信号(NixieNumber数组中的对应数字),从而实现数字的显示。

其中:

  1. unsigned char smgNumber[] = {...}:定义了一个数组,用于存储共阳极数码管的七段编码。每个元素对应一个数字的七段编码,共阳极表示为1,点亮。

  2. void smg(unsigned char Location, Number):定义了一个函数smg,接收两个参数,Location表示选择哪一个数码管,Number表示要在该数码管上显示的数字。

  3. switch(Location):根据Location的值,选择要点亮的数码管。根据不同的Location值,设置对应的位选信号,即数码管的引脚。这样在多位数码管的情况下,可以选择具体点亮哪个数码管。

  4. P0 = smgNumber[Number];:将对应数字的七段编码写入P0口,通过具体的硬件连接和控制逻辑,实现数码管的段选。

  5. Delay(1);:通过调用Delay函数,延时一段时间,以使得数码管的LED能够被稳定点亮,确保显示效果。

  6. P0 = 0x00;:将P0口清零,熄灭数码管的LED,准备进行下一轮的显示。

这样,通过不断调用smg函数,可以在指定的数码管上显示相应的数字。

c 复制代码
//unsigned char smgNumber[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};  //共阳极编码,七位表示数字
//共阴极数码管显示 0~F 的段码数据
unsigned char smgNumber[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
void smg(unsigned char Location,Number)     //第一个参数选择数码管,第二个参数表示显示数字
{
 //这一段swith代码是为了设置位选信号,选择数码管
 switch(Location)
 {
  case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;                  
  case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;
  case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;
  case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;
  case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break; 
  case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;
  case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;
  case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;
 }
 
 //这一段代码是给开启之后的数码管显示数字
 P0=smgNumber[Number];
 Delay(1);//延时一段时间,等待显示稳定
 P0=0x00;//消音
}

2.2 调用上面的底层函数显示具体数字

要显示具体的数值,只需要在主函数中调用上述底层函数即可

c 复制代码
//利用动态扫描显示稳定的321
void main()
{
 while(1)
 {
   smg(1,3);
   smg(2,2);
   smg(3,1 );
 }
}

上面代码中还使用到了延迟函数

如下:

c 复制代码
void Delay(unsigned int xms)
{
 unsigned char i,j;
 while(xms)
 {
  i=2;
  j=239;
  do
  {
   while(j--);
   }
  while(i--);
   xms--;
 }
}

当然其他延迟函数也是适用的。

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