【STC单片机学习】第七课：单片机控制静态/动态数码管

【朱老师课程总结侵删】

第一部分、章节目录

1.7.1.什么是数码管

1.7.2.静态数码管的初步驱动

1.7.3.静态数码管显示数字

1.7.4.让数码管依次显示0到f

1.7.5.动态数码管

1.7.6.38译码器介绍

1.7.7.动态数码管显示编程实战1

1.7.8.动态数码管显示编程实战2

第二部分、随堂记录

1.7.1.什么是数码管

1.7.1.1、几方面看数码管
(1)外观

(2)作用：数码管是显示器件，用来显示数字的：工业场合用的比较多！
(3)分类：单个（1位）、联排（2位、4位、8位）

1.7.1.2、工作原理
(1)亮灭原理（其实就是内部的照明LED）

一个数码管里面有8个LED。

(2)显示数字（甚至文字）原理：利用内部的LED的亮和灭让外部的组成数字的笔画显示或者不显示，人看到的就是不同的数字。和点灯很相似！例如下面：显示2、8

1.7.1.3、共阳极和共阴极数码管
(1)驱动方法的差异

必须清楚一个数码管内部的8颗LED是独立驱动的。如果8颗LED的正极接在一起接到VCC上（负极分别接到单片机的不同引脚），这种接法就叫共阳极(上节课的LED灯)。反之如果8颗LED负极接在一起然后接到GND（正极就分别接到单片机的不同引脚）就叫共阴极。两种接法都可以驱动数码管显示，但是用来显示的单片机程序不同（共阳极时单片机0是亮，共阴极时单片机的1是亮）。

(2)驱动电流需求差异

数码管（其实就是LED）如果按照共阳极接法则单片机可以直接驱动显示，如果按照共阴极接法则单片机不能直接驱动，因为单片机的IO口提供的电流大小不够驱动数码管内部的LED显示，需要外部电路来提供一个大电流驱动的芯片来解决。（看老版本原理图74HC573）。

1.7.1.4、静态和动态数码管：其实都是一样的，都是数码管！显示方法不一样！
(1)用途差异

静态面对单独的数码管，动态联排！
(2)电路接法差异

1.7.2.静态数码管的初步驱动

1.7.2.1、原理图分析
1.7.2.2、接线
(1)结论：单片机的P0端口直接接到共阳极数码管的阴极。因此单片机输出0则数码管亮，输出1数码管灭。实验验证结果ok。

1.7.2.3、编程点亮和小灯一样
(1)P0 = 0x0;   8段全亮
(2)P0 = 0xff;   8段全灭
(3)P0 = 0x0f;   4段亮4段灭
(4)P0 = 0xfe；

1.7.2.4、验证原理图中数码管段号是否正确
(1)数码管的8段实际是8个LED，分别对应IO端口P0的8个引脚（P0.0、P0.1····P0.7），那么谁对应谁呢？
看图片
(2)理论上可以分析原理图和接线方法去推测这个对应关系（数码管的段码）。容易错
(3)实战中一般都是自己写代码去测试的。
   P0 = 0xfe;       // 11111110 P0.0输出0   实测对应数码管a段
   P0 = 0xfd;       // 11111101       P0.1输出0   实测对应b段
   P0 = 0xfb;       // 11111011       P0.2输出0   实测对应c段
   P0 = 0xf7;       // 11110111       P0.3输出0   实测对应d段
   P0 = 0xef;       // 11101111       P0.4输出0   实测对应e段
   P0 = 0xdf;       // 11011111       P0.5输出0   实测对应f段
   P0 = 0xbf;       // 10111111       P0.6输出0   实测对应g段
   P0 = 0x7f;       // 01111111       P0.7输出0   实测对应dp段

注意：P0端口的8个二进制位中，高位对应P0.7，而低位对应P0.0

1.7.2.5、思考：数码管如何显示数字？
(1)数码管显示数字，其实就是让数码管亮相应的几个段。其实就是让IO端口的相应引脚输出0（其余引脚输出1），其实就对应一个8位的二进制数。
(2)结论就是：P0端口输出一个合适的字节数，数码管就会显示相应的数字。每个数字都会有一个对应的8位二进制数，关键就是要得到这8位二进制数。
比如：说要得到“A”，只要d和dp段不亮，即：0x88 //10001000

1.7.3.静态数码管显示数字

1.7.3.1、数字编码（段码）的获取
就是说咱们想显示数字，就得知道显示这个数字需要哪几段亮，所以下面这个表就是不同数字对应的不同数码管LED灯的亮，并且对应和它连接的单片机的IO端口应该输出的段码二进制和十六进制。

要显示的数字  数码管亮的LED                段码二进制   十六进制
0               abcdef                  11000000    0xC0
1               bc                      11111001    0xf9
2               abdeg                   10100100    0xA4
3               abcdgh                  10110000    0xb0
4               bcfg                    10011001    0x99
5               acdfg                   10010010    0x92
6               acdefg                  10000010    0x82
7               abc                     11111000    0xf8
8               abcdefg                 10000000    0x80
9               abcdfg                  10010000    0x90
A               abcefg                  10001000    0x88
b               cdefg                   10000011    0x83
C               adef                    11000110    0xc6
d               bcdeg                   10100001    0xA1
E               adefg                   10000110    0x86
F               aefg                    10001110    0x8e

1.7.3.2、编程验证

挑几个显示即可~

用P0端口接数码管的引脚(J8),新建工程，下面这个代码就可以实现静态数码管显示数字0

#include <reg51.h>void main(void)
{while(1){P0 = 0xC0;}
}

现象：

1.7.3.3、结论
(1)不同的数码管数字编码（段码）表完全可能不同
(2)同一个数码管接线方式不同编码表可能完全不同
(3)硬件确定后可通过调试的方法来实验确定编码表

数字会变，方法不会变！

1.7.4.让数码管依次显示0到f

1.7.4.1、笨办法：分状态
状态+延时，代码如下：

#include<reg52.h>void delay(void)
{unsigned char i = 200;unsigned char j = 300;while(i--)while(j--);
}
void main()
{while(1){P0 = 0xc0;       //0delay();P0 = 0xf9;      //1delay();P0 = 0xa4;      //2delay();P0 = 0xb0;      //3delay();P0 = 0x99;      //4delay();P0 = 0x92;      //5delay();P0 = 0x82;      //6delay();P0 = 0xf8;      //7delay();P0 = 0x80;      //8delay();P0 = 0x90;      //9delay();P0 = 0x88;      //Adelay();P0 = 0x83;      //bdelay();P0 = 0xc6;      //Cdelay();P0 = 0xa1;      //ddelay();P0 = 0x86;      //Edelay();P0 = 0x8e;      //Fdelay(); }
}

1.7.4.2、升级方法：使用数组

#include<reg52.h>//利用数组来显示静态数码管数字
void delay(void)
{unsigned char i = 200;unsigned char j = 300;while(i--)while(j--);
}void main()
{unsigned char val[16] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e};unsigned char i = 0;while(1){for(i = 0;i<16;i++){P0 = val[i];delay();}}
}

下节课前要求自己改编上述代码：让数码管只显示偶数(0,2,4...)，不显示奇数
1.7.4.3、总结
(1)C语言的不同特性用在不同地方，可以简化编程
(2)C语言数组从0开始，注意不能越界，这个很重要

1.7.5.动态数码管

1.7.5.1、静态数码管驱动方式的缺陷
(1)优势是驱动简单直接，好编程
(2)缺陷是每个数码管需要1个端口，单片机的端口不够用
解决办法：使用动态方式驱动多个数码管

1.7.5.2、什么是动态数码管
(1)数码管还是原来的数码管（共阳极或共阴极均可）记住：数码管有2端：COM(common通用)端和段码端,如下图：

这种是共阴数码管

(2)段码一侧(J6)还是接一个单片机端口

(3)COM（共极）接单片机一个IO口，多个联排数码管的COM共同接一个IO端口,一个COM是一个共级，和静态差别，静态直接接VCC/GND
分析对比静态和动态数码管，发现本质区别是：静态数码管中只要给了段码数码管就一定工作（显示只取决于段码端），动态数码管中段码端给了段码值后还需要COM端配合才能点亮数码管。

1.7.5.3、动态数码管如何工作(咱们是共阴动态数码管)
(1)在某一特定时间段中，联排数码管中只有一个数码管在工作，其他均在休息（不工作）注意这一点，不要怀疑，后面解释！！
(2)COM端选择哪个数码管工作，段码端输出这个数码管要显式的数字的段码；延时；COM端选择下一个数码管工作，同时段码端改输出这个数码管要显示的数字的段码；延时；COM端选择下一个数码管工作······
(3)快速切换工作的数码管，则人看到的是所有的数码管都在亮（其实亮度是比静态驱动低的）。利用了人眼的视觉暂留

搞清楚2点：
第一，宏观上所有的数码管都是同时亮的，所以人以为所有数码管同时工作，所以多个数码管可以合在一起来显示（譬如显示12345678）
第二，微观上数码管是依次亮的，我们可以给不同的数码管送不同的段码，所以不同的数码管可以显示不同的数字。所以相当于8个数码管的显示是独立的。

1.7.6.38译码器介绍

1.7.8.1、为什么引入38译码器
(1)38译码器的作用：用3个IO口来控制8路输出。

CBA     对应Yx(x:0-7)
000        0
001        1
010        2
011        3
100        4
101        5
110        6
111        73位到8位的映射(编码)

输出是几，第几个引脚就被拉低为低电平！
(2)用38译码器驱动数码管的意义：使用了38译码器后，我们可以用38译码器的3路输入来控制数码管的8路位码，这样总共只需要3+8=11个IO引脚就可以来驱动8个动态数码管了。

可以把38译码器的J10引脚直接连接到动态数码管的J1上
原理图：

实物图：

1.7.8.2、74LS138的数据手册
(1)重点看懂真值表

(2)G1和G2A G2B三个是使能引脚
(3)ABC是编码端，Y0-Y7是输出端

1.7.7.动态数码管显示编程实战1

本节目标：先实验得出数码管的段码表
1.7.7.1 接线
(1)接线确定：P0接J6，P2.0-P2.2接38译码器的ABC端，J10接J1
(2)P2.2-P2.4：000 第0个数码管亮，001 第1个数码管亮......
(3)段码端给不同的值来测试得到段码表

第一步：先测试P0.0-P0.7和abcdefg.怎么对应的？
实验测试结论：P2.0--P2.2：000为第一个数码管，111是第八个数码管！
P0.0对应a（P0.1对应b·····P0.7对应dp）

显示      对应段           P0二进制        对应十六进制
0         abcdef           00111111         0x3f
1         bc               00000110         0x06
2         abdeg            01011011         0x5b
3         abcdg            01001111         0x4f
4         bcfg             01100110         0x66
5         acdfg            01101101         0x6d
6         acdefg           01111101         0x7d
7         abc              00000111         0x07
8         abcdefg          01111111         0x7f
9         abcdfg           01101111         0x6f
A         abcefg           01110111         0x77
b         cdefg            01111100         0x7c
C         adef             00111001         0x39
d         bcdeg            01011110         0x5e
E         adefg            01111001         0x79
F         aefg             01110001         0x71

段码表：0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71

1.7.7.2、sbit定义位变量
(1)之前编程都是直接操作一个IO端口，可以用端口名（P0、P1）来整体操作一个IO端口中的8个引脚。但是这种方法不能操控单独1个IO口。
(2)今天编程需要单独操作1个IO引脚，譬如要操作P3.4，但是直接写P3.4的话C语言是不认识的，而必须使用sbit关键字来定义一个引脚。咱们第一节课也用过了！
sbit SER = P3^4;

1.7.7.3、宏定义和typedef的引入
uchar、u8

typedef unsigned char u8;#define uchar unsigned char

注意：#define 和 typedef尽量往前写！

1.7.8.动态数码管显示编程实战2

本节目标：利用38译码器和动态数码管实现8个联排数码管显示12345678
(1)编程思路：先选中第1数码管，然后段码端送1的段码，然后延时一会儿；然后切换选中第2数码管，然后段码端送2的段码，然后延时一会儿；····直到第8个数码管显示完为一个周期；死循环这个周期。
注意:延时要恰到好处,既不能被眼睛察觉,又能保证所有数码管同时亮!

实验结论：
1、延时时间太长，否则数字会闪动。
2、把时间改短后发现有3个问题：第一个是亮的不够亮，第二个是暗的不够暗，第三个是其中一个数字（1）显示明显有问题。

原因：不同数字的段码有重叠！

解决方案：在每个数码管亮完要切换下一个数码管时消隐。
消隐：每一个亮完之后，段码给全0，让所有段全不亮！//P0=0x00；

对程序第一步改良：把段码放在数组中去查数组。
第二步改良：COM选择码用switch-case

/**************************************************************************************
接线说明： 单片机-->动态数码管模块(具体接线图可见开发攻略对应实验的“实验现象”章节)J22-->J6P22-->J9(A)P23-->J9(B)P24-->J9(C)
注意事项：
***************************************************************************************/#include "reg51.h"            typedef unsigned char u8;sbit LSA=P2^0;
sbit LSB=P2^1;
sbit LSC=P2^2;u8 smgduan[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//显示0~F的值void delay(unsigned char i)
{while(i--);
}/*******************************************************************************
* 函 数 名         : DigDisplay
* 函数功能         : 数码管动态扫描函数，循环扫描8个数码管显示
*******************************************************************************/
void DigDisplay()
{u8 i;for(i=0;i<8;i++){switch(i)   //位选，选择点亮的数码管，{case(0):LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//显示第0位case(1):LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//显示第1位case(2):LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第2位case(3):LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//显示第3位case(4):LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//显示第4位case(5):LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//显示第5位case(6):LSA=0;LSB=1;LSC=1; break;//显示第6位case(7):LSA=1;LSB=1;LSC=1; break;//显示第7位  }P0=smgduan[i];//发送段码delay(100); //间隔一段时间扫描    P0=0x00;//消隐}
}void main()
{   while(1){   DigDisplay();  //数码管显示函数    }
}

本节课程序下载链接：数码管

本节课结束！