51单片机嵌入式开发：STC89C52操作8八段式数码管原理

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STC89C52操作8八段式数码管原理

[1 8位数码管介绍](#1 8位数码管介绍)
- [1.1 8位数码管概述](#1.1 8位数码管概述)
- [1.2 8位数码管原理](#1.2 8位数码管原理)
- [1.3 应用场景](#1.3 应用场景)
[2 原理图图解](#2 原理图图解)
- [2.1 74HC573原理](#2.1 74HC573原理)
- [2.2 74HC138原理](#2.2 74HC138原理)
- [2.3 数码管原理](#2.3 数码管原理)
[3 数码管程序](#3 数码管程序)
- [3.1 点亮一个数码管](#3.1 点亮一个数码管)
- [3.2 扫描显示数码管](#3.2 扫描显示数码管)
- [3.3 显示一组数据](#3.3 显示一组数据)
- [3.4 Protues仿真](#3.4 Protues仿真)
[4 总结](#4 总结)

1 8位数码管介绍

1.1 8位数码管概述

8位数码管是一种显示器件，用于显示数字、字母和一些特殊符号。它由8个数码管组成，每个数码管可以显示0到9之间的数字。通过控制每个数码管的亮灭状态，可以组合显示不同的数字或字符。

1.2 8位数码管原理

数码管通常由共阳极或共阴极的LED（发光二极管）组成。在共阳极数码管中，每个数码管的阳极连接在一起，而在共阴极数码管中，每个数码管的阴极连接在一起。通过控制每个数码管的阳极或阴极，可以选择性地点亮其中一个数码管。

以共阳极的8位数码管为例，每个数码管通常由7个LED段（a，b，c，d，e，f，g）和一个小数点（dp）组成。这些段可以按照特定的图案和编码来点亮，以显示数字、字母或符号。

1.3 应用场景

常见的8位数码管编码方式是使用BCD（二进制编码十进制）码或者ASCII码。BCD码是一种二进制表示法，其中每个十进制数字用4位二进制码表示。ASCII码是一种字符编码标准，将每个字符映射到一个唯一的数值。

使用8位数码管，可以显示0到9的数字以及一些字母和符号。每个数码管可以独立显示一个字符，因此可以同时显示8个字符。通过控制每个数码管的亮灭状态和编码，可以实现多种显示效果。

2 原理图图解

根据开发板原理图，找到数码管原理图。

数码管原理图主要由三部分组成，74HC573、74HC138、数码管，下面分别对三个元器件进行分析。

2.1 74HC573原理

高性能硅门 CMOS 器件 SL74HC573 跟 LS/AL573 的管脚一样。器件的输入是和标准 CMOS 输出兼容的；加上拉电阻，他们能和 LS/ALSTTL 输出兼容。当锁存使能端为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。

×输出能直接接到 CMOS，NMOS 和 TTL 接口上

×操作电压范围：2.0V~6.0V

×低输入电流：1.0uA

×CMOS 器件的高噪声抵抗特性

74HC573逻辑图如下

根据逻辑图，可以得出功能表，当输出使能为L,锁存功能为H时，输出端口Q状态与输入信号的D状态完全一致，我们选择的也是这种模式，在开发板上，使用跳线帽将"锁存"引脚和VCC5V引脚短接。

2.2 74HC138原理

特点

• 解复用能力

• 多输入使能，便于扩展

• 存储芯片选择解码的理想选择

• 低电平有效输出互斥输出

• 输出能力：标准

• ICC 类别：微星

概述

74HC/HCT138 是高速硅栅 CMOS 器件，与低功耗肖特基 TTL （LSTTL）引脚兼容。它们的指定符合 JEDEC 标准第 7A 号。74HC/HCT138解码器接受三个二进制加权地址输入（A0、A1、A2），启用后提供8个互斥的低电平有效输出（Y0至Y7）。"138"具有三个使能输入：两个有效低电平（E1和E2）和一个高电平有效（E3）。除非 E1 和 E2 为低电平且 E3 为高电平，否则每个输出都将为高电平。这种多重使能功能允许将"138"轻松并行扩展到 1-of-32（5 行至 32 行）解码器，只需四个"138"IC 和一个逆变器。"138"可用作八路输出解复用器，方法是使用一个有效的低电平使能输入作为数据输入...

74HC/HCT138期间原理图如下

根据逻辑原理图可知，我们使用一个译码器，只需要将E1E2为低电平，E3为高电平，然后A0A1A2输入不同的值，即可在相同值序号的Yn引脚输出低电平。

2.3 数码管原理

根据数码管内部的连接方式，所以数码管又分为共阳数码管（低电平点亮）与共阴数码管（高电平点亮），共阳数码管内部是将所有LED的正极接在一起组成的公共端接电源+5V，只需要控制对应的LED负极就可以显示数字，所以共阳级低电平才能点亮，共阴极与共阳级刚好相反，共阴极数码管内部将LED的负极接在一起形成公共端接地 0V，只需要控制对应的LED正极就能够显示数字，所以共阴极数码管高电平点亮。共阳极数码管与共阴极数码管内部结构如下图所示。

我们开发板上选用的数码管是共阴极数码管，具体理论原理图，如下所示，只需在不同的控制端给定高电平，即可点亮8段式数码管对应的位置，达到显示效果。

3 数码管程序

3.1 点亮一个数码管

c 复制代码

/********************************************************
函数名称：sys_ledtube_on1
函数功能：点亮一个数码管全为亮起来
入口参数：
出口参数：
修    改：
内    容：
********************************************************/
void sys_ledtube_on1(void)
{
	//根据原理图，将P0口全部输出高电平，P2选择0号数码管
	P0=0xFF;//取显示数据，段码
	P2=0;  	//取位码
}

3.2 扫描显示数码管

c 复制代码

// 显示段码值01234567,可对应原理图查看显示不同图形对应的引脚高点电平配置状态
unsigned char const EL[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

c 复制代码

/********************************************************
函数名称：sys_ledtube_on2
函数功能：显示一组数据
入口参数：
出口参数：
修    改：
内    容：
********************************************************/
static unsigned char ledtube_cnt = 0;
void sys_ledtube_on2(void)
{
	ledtube_cnt++;
	if(ledtube_cnt>7)
	{
		ledtube_cnt = 0;
	}
	P0 = 0x00;				//防止切换数码管瞬间有虚影出现
	P2 = 0x00;
	P0 = EL[ledtube_cnt];	//取显示数据，段码
	P2 = ledtube_cnt;  		//取位码
	
	//根据人眼适应虚影缓冲时间为50ms左右
	//我们调整delay在500以下可以看到明显的看起来是一串数据一起显示
	delay(50000); 			
}

c 复制代码

#ifndef __C51_LEDTUBE_H__
#define __C51_LEDTUBE_H__


extern unsigned char const EL[];

extern void sys_ledtube_on1(void);
extern void sys_ledtube_on2(void);




#endif

主程序中

c 复制代码

void main (void)
{
	//8个指示灯的操作
	sys_led();
	sys_led_test();
	sys_led_test1();
	
	sys_ledtube_on1();
	
	//主循环中添加其他需要一直工作的程序
	while (1)
	{
		sys_ledtube_on2();
	}
}

3.3 显示一组数据

c 复制代码

/********************************************************
函数名称：sys_ledtube_on2
函数功能：显示一组数据
入口参数：
出口参数：
修    改：
内    容：
********************************************************/
static unsigned char ledtube_cnt = 0;
void sys_ledtube_on2(void)
{
	ledtube_cnt++;
	if(ledtube_cnt>7)
	{
		ledtube_cnt = 0;
	}
	P0 = 0x00;				//防止切换数码管瞬间有虚影出现
	P2 = 0x00;
	P0 = EL[ledtube_cnt];	//取显示数据，段码
	P2 = ledtube_cnt;  		//取位码
	
	//根据人眼适应虚影缓冲时间为50ms左右
	//我们调整delay在500以下可以看到明显的看起来是一串数据一起显示
	delay(100); 			
}

3.4 Protues仿真

Protues仿真图如下所示，注意P0口作为输出控制引脚需要有上拉电阻，不然无法输出高电平。

4 总结

数码管是一种常见的数字显示设备，广泛应用于各种领域。以下是一些数码管应用市场的例子：

时钟和计时器：数码管常被用于制造电子时钟、计时器和倒计时器。这些设备可以在办公室、学校、体育场馆、交通信号灯等地方使用。
家电和电子产品：数码管被广泛应用于家用电器和电子产品中，如微波炉、洗衣机、冰箱、电视机、音响等。数码管可以显示时间、温度、程序设置等信息。
工业自动化：在工业控制系统中，数码管常用于显示各种参数和状态信息，如温度、压力、流量、速度等。这些信息对于监控和控制工业过程非常重要。
汽车和交通系统：数码管被广泛应用于汽车仪表盘、导航系统、车载音响等设备中。它们可以显示车速、油量、里程、导航指示等信息。此外，数码管还用于交通信号灯和路牌显示。
电子游戏和娱乐设备：数码管被用于电子游戏、街机机台、赌场游戏设备等娱乐设备中。它们可以显示得分、计时、游戏状态等信息。
医疗设备：数码管在医疗设备中也有广泛应用，如医疗监护仪、血糖仪、体温计等。它们可以显示患者的生命体征、测量结果等重要数据。
通信设备：数码管常用于通信设备的显示屏，如电话、对讲机、路由器等。它们可以显示来电号码、信号强度、网络状态等信息。

这些只是数码管应用市场的一些例子，实际上，数码管在各个领域都有广泛的应用。随着科技的发展，数字显示技术也在不断进步，液晶显示屏等新型显示技术逐渐取代了一部分数码管的应用，但数码管仍然在某些特定场景中保持着重要地位。