单片机数码管显示原理

小灯是一种简单的led,给我们视觉效果只能通过亮和灭来表达简单信息。而这节课我们要来学习一种表达更加明确的器件,数码管。
1、数码管的基本介绍 先给大家提供一张原理图看一下,如图1所示。
图1数码管原理图
这是比较常见的数码管的原理图,我们板子上一共有6只数码管。前边有了led小灯的学习,数码管学习就会轻松的多了。从图1能看出来,数码管共有a,b,c,d,e,f,g,dp这8个段,而实际上,这8个段每一段都是一个led小灯,所以数码管就是由8个led小灯所组成的。我们看一下数码管内部结构图。
图2数码管结构图
数码管分为共阳数码管和共阴数码管,所谓的共阴数码管就是8只led小灯的阴极是接在一起的,也就是阴极是公共端,由阳极来控制小灯是否亮灭。同理,共阳数码管就是阳极是接到一起的,大家可以仔细研究下图1。细心的同学也会发现,数码管上边有2个com,实际上就是我们数码管的公共端。为什么有2个,我个人认为,一方面有2个可以起到对称的效果,刚好是10个引脚,另外一个方面,公共端通过的电流较大,我们初中就学过,并联电路电流之和等于总电流,用2个com可以把公共电流平均到2个引脚上去,降低线路承受的电流。
从我们板子的电路图上能看出来,我们所用的数码管是共阳数码管,如图所示。
图3共阳数码管电路
他们的com是接到了正极上,当然了,和led小灯电路类似,也是由74hc138控制了三极管的导通来控制整个数码管的电流,我们先来看ds1这个数码管。原理图上可以看出来,控制ds1的三极管是q17,控制q17的引脚是leds0,对应到74hc138上边就是y0端的输出。
图474hc138控制图
我们现在的目的是让leds0这个引脚输出低电平,相信大家现在可以独立根据前边学到的内容把addr0,addr1,addr2,addr3,enled这4个输入状态写出来,现在大家不要偷懒,都去根据138的手册去写一下,不需要你记住这些结论,但是遇到就写一次,锻炼过几次后,遇到同类芯片自己就知道如何去解决问题了。
数码管通常是用来显示数字的,我们板子上的6个数码管,习惯上我们称之为6位,那控制位选择的就是74hc138了。而数码管内部的8个led小灯我们称之为数码管的段,那么数码管的段选择(即该段的亮灭)是通过p0口控制,经过74hc245驱动。
2、数码管的真值表 数码管的8个段,我们直接当成8个led小灯来控制,那就是a、b、c、d、e、f、g、dp一共8个led小灯。我们通过图1可以轻而易举的看出来,如果我们点亮b和c这两个led小灯,也就是数码管的b段和c段,其他的所有的段都熄灭的话,就可以让数码管ds1显示一个数字1,那么这个时候实际上p0的值的二进制就是0b11111001,十六进制就是0xf9。那么我们写一个程序进去,看看让数码管显示一下看看。
#include//包含寄存器的库文件
sbitaddr0=p1^0;
sbitaddr1=p1^1;
sbitaddr2=p1^2;
sbitaddr3=p1^3;
sbitenled=p1^4;
voidmain()
{
unsignedcharj=0;
unsignedinti=0;
enled=0;
addr0=0;
addr1=0;
addr2=0;
addr3=1;//74hc138开启三极管q17
while(1)//程序死循环
{
p0=0xf9;//打开数码管b和c段
}
}
大家把这个程序编译一下,下载到单片机里会发现,最右侧的数码管成功显示1这个数字。
同样的方法,我们可以把其他的数字都成功的在数码管上显示出来,而数码管显示的数字对应给p0的赋值,我们叫做数码管的真值表。我们来列一下我们这个电路图的数码管真值表,注意,这个真值表里显示的数字都不带小数点。
表1数码管真值表
数字
0
1
2
3
4
5
6
7
真值表
0xc0
0xf9
0xa4
0xb0
0x99
0x92
0x82
0xf8
数字
8
9
a
b
c
d
e
f
真值表
0x80
0x90
0x88
0x83
0xc6
0xa1
0x86
0x8e
大家可以把上边那个数码管显示1的那个程序中的p0的赋值随便修改成我们表5-1中的真值表里的数字试试看,把数码管显示的数字显示出来。
3、数码管的静态显示 从第三课我们学习74hc138以后,我们了解到74hc138同时一次只能让一个输出口为低电平,也就是在一个时刻内,我们只能让一个数码管显示,始终选通数码管并且可以根据我们的p0总线的信号来改变这个数码管的值,我们可以理解为数码管的静态显示。
数码管静态显示是对应动态显示而言的,静态显示对于一两个数码管还行,多个数码管,静态显示实现的意义就没有了。这节课我们先用一个数码管的静态显示来实现一个简单的秒表,为下节课的动态显示打下基础。
先来介绍一个51单片机的关键字code。我们前边课程定义变量的时候,一般用到unsignedchar或者unsignedint这两个关键字,这样定义的变量都是放在我们的单片机的ram中,我们在程序中可以随意去改变这个变量的值。但是还有一种常数,我们在程序中要使用,但是却不进行对这个值的改变,这种值我们可以加一个code关键字修饰一下,修饰完毕后,这个值就会存储到我们的程序空间flash中,这样可以大大节省我们单片机的ram的使用量,毕竟我们的ram空间比较小,而程序空间是很大的。比如我们现在要使用的数码管真值表,我们来看一下我们下边的这个程序。
#include//包含寄存器的库文件
sbitled=p0^0;
sbitaddr0=p1^0;
sbitaddr1=p1^1;
sbitaddr2=p1^2;
sbitaddr3=p1^3;
sbitenled=p1^4;
unsignedcharcodeledchar[]={
0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,
0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e
};//用数组来存储数码管真值表,下一课详细介绍数组
voidmain()
{
unsignedcharcounter=0;
unsignedcharj=0;
enled=0;addr0=0;addr1=0;
addr2=0;addr3=1;p0=0xff;//74hc138和p0初始化部分
tmod=0x01; //设置定时器0为模式1
th0=0xb8;
tl0=0x00; //定时值初值
tr0=1; //打开定时器0
while(1)
{
if(1==tf0) //判断定时器0是否溢出
{
tf0=0;
th0=0xb8; //溢出后,重新赋值
tl0=0x00;
counter++;
if(50==counter)//判断定时器0溢出是否达到50次
{
counter=0;//counter清0,重新计数
p0=ledchar[j++];//把数组里的对应值送给p0
if(16==j)//当显示到f后,归0重新开始
{
j=0;
}
}
}
}
}