【Arduino实验10 数码管显示】
目录
一、实验目的
二、实验设备与环境
三、实验重点
四、实验难点
五、实验内容
5.1实验任务
5.2实验原理
5.3实验内容
5.4实验结果
5.5思考题
一、实验目的
(1)掌握1位数码管模块的功能;
(2)熟悉4位数码管模块的功能;
(3)4位数码计时显示功能编程
二、实验设备与环境
Arduino UNO套件、Arduino IDE、计算机、1位数码管、4位数码管、4个220欧限流电阻、面包板、杜邦线等
三、实验重点
(1)实验电路连接;(2)编写数码显示控制程序;(3)功能调试
四、实验难点
(1)数码显示控制程序编写
五、实验内容
5.1实验任务
任务描述:1位数码显示;4位数码显示;自动计时显示
5.2实验原理
1.1位数码管
1位数码管,是由8段发光二极管(LED)封装在一起组成“8”字型加一个小数点数码显示器件,又称为LED数码管,是单片机应用最为广泛的显示器件。
图中所示数码管有8个显示笔画“a,b,c,d,e,f,g,h”,上下共10个引脚,上、下方中间引脚是公共极。公共引脚是阴极的为共阴数码管,公共引脚是阳极的为共阳数码管。共阴、共阳极数码管从外形上无法判断,可以通过公共极与任一笔画LED引脚外加3V电压点亮二极管判断,或用万用表电阻档测量判断。
共阳极1位数码管显示数字与对应各段发光LED电平对照表:
ArduinoUNO R3板与1位数码管的电路接法:
2.4位 数码管
数码管根据位数不同,其封装的引脚也各不相同。但其内部都是将单个数码管的段选线a,b,c,d,e,f,g,dp发光二极管对应连接在一起,公共极则相互独立。使用时分别通过控制不同的位选线(即单个数码管的公共极)来控制单个数码管的显示。以人眼难以分辨的速度进行刷新显示,即可达到多个数码管同时显示的效果。
四位数码管引脚分布如下图所示,其中1,2,3,4表示对应位数码管的公共极。
四位数码管电路原理图:
注:1, 2, 3, 4 引脚用于选择处理的数字位(共阴型,低电平有效;共阳极,高电平有效),是这一位数字的公共极。例如,选择数字1,则对1脚送出低电平。
选好数字后,对abcdefgh各段LED的操作与一位数码管相同。
5.3实验内容
1.实验电路搭建
共阳极数码管公共引脚串联一个限流电阻接VCC, abcdefgh各脚顺序接Arduino数字D2-D9接口。
2.1位数码管显示实验
步骤1:数码管abcdefgh管脚测试
1位数码管公共引脚接3.5V电源(或接地),其它引脚分别用杜邦线接地(或接3.5V电源),根据LED段的亮(灭)判断并识别abcdefgh的管序。
步骤2:1位数码显示控制程序编写:
// 程序控制数码管显示
int digitPin= 2; //管脚D2连接到数码管的A脚
void setup() {for(int x=0; x<=7; x++)pinMode(digitPin+x, OUTPUT);//设置D2~D9引脚为输出
}
void loop() { for (int x=0; x<16; x++) {// 每隔1秒,顺序显示0-9,A-F数字displayDigital(x); //调用 displayDigit()显示数字函数delay(1000); //等待1秒}
}
//自定义函数,数码管显示数字
void displayDigital(unsigned intdigit) {//定义一个二维数组,存储各位数字的abcdefgh取值unsigned charabcdefgh[][8] = {{0,0,0,0,0,0,1,1},//0{1,0,0,1,1,1,1,1},//1{0,0,1,0,0,1,0,1},//2{0,0,0,0,1,1,0,1},//3{1,0,0,1,1,0,0,1},//4{0,1,0,0,1,0,0,1},//5{0,1,0,0,0,0,0,1},//6{0,0,0,1,1,1,1,1},//7{0,0,0,0,0,0,1,1},//8{0,0,0,1,1,0,0,1},//9{0,0,0,1,0,0,0,1},//A{1,1,0,0,0,0,0,1},//b{0,1,1,0,0,0,1,1},//C{1,0,0,0,0,1,0,1},//d{0,1,1,0,0,0,0,1},//E{0,1,1,1,0,0,0,1}//F};if ( digit >= 16 ) return;for (unsigned intx=0; x<8; x++){digitalWrite( digitPin+ x, abcdefgh[digit][x] );}
}
// 数码管每隔一秒显示一个数字从0~9,A~F
步骤3:数码管显示测试
3.4位数码显示控制
步骤1:4位数码管管脚功能测试
4将位数码管的1、2、3、4公共引脚分别接3.5V电源(或接地),其它引脚分别用杜邦线接地(或接3.5V电源),根据LED段的亮(灭)判断并识别公共引脚控制显示位数字的abcdefgh管序。
步骤2:连接4位数码管驱动电路
根据四位数码管引脚顺序,a,b,c,d,e,f,g,h引脚分别连接开Arduino UNO R3板的数字引脚D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9。数码管的4个数字位1,2,3,4引脚分别串联220Ω限流电阻,电阻另一端分别连接开发板的数字引脚D10、D11、D12、D13。
注意:电路连线较多,检查正确无误后再通电测试,不要搭接错误!
步骤3:编写4位数码管控制程序
// 4位数码管显示示例程序
int digitalPin= 2; //D2引脚连接数码管a脚,D3连b... D9连h
int weiPin= 10; // 第一位数引脚接口
void setup() {for(int x=0; x<4; x++) {pinMode(weiPin+x, OUTPUT); //设置各位公共引脚接口为输出digitalWrite(weiPin+x, HIGH);//公共引脚高电平,}for(int x=0; x<8; x++) {pinMode(digitalPin+x, OUTPUT); //设置各段led引脚接口为输出}
}
void loop() { display(1, 3);//调用函数显示第1位数字3display(2, 2);//调用函数显示第2位数字2display(3, 1);//调用函数显示第3位数字1display(4, 0);//调用函数显示第4位数字0
}
// 定义数码管位显数字函数
void displayDigital(unsigned intdigit) {unsigned char abcdefgh[][8] = {//定义一个数组,存储不同数字的abcdefgh各段的取值{0,0,0,0,0,0,1,1},//0{1,0,0,1,1,1,1,1},//1{0,0,1,0,0,1,0,1},//2{0,0,0,0,1,1,0,1},//3{1,0,0,1,1,0,0,1},//4{0,1,0,0,1,0,0,1},//5{0,1,0,0,0,0,0,1},//6{0,0,0,1,1,1,1,1},//7{0,0,0,0,0,0,1,1},//8{0,0,0,1,1,0,0,1},//9{0,0,0,1,0,0,0,1},//A{1,1,0,0,0,0,0,1},//b{0,1,1,0,0,0,1,1},//C{1,0,0,0,0,1,0,1},//d{0,1,1,0,0,0,0,1},//E{0,1,1,1,0,0,0,1},//F{1,1,1,1,1,1,1,0},//DOT = 16{1,1,1,1,1,1,0,1},//MINUS= 17{1,1,1,1,1,1,1,1} //BLANK =18}if ( digit > 18)return;for (unsigned intx=0; x<8; x++)digitalWrite( digitalPin+ x, abcdefgh[digit][x] );
}
//指定位显示给定数字函数
void display(unsigned intwei, unsigned intdigit) {const intBLANK 18;for(int x=0; x<=3; x++) {digitalWrite(weiPin + x,LOW);// 数字位引脚置低平}displayDigital(BLANK); //调用函数关闭所有显示字段digitalWrite(weiPin +wei-1 , HIGH);//选择位显引脚,置高电平delay(1);displayDigital(digit);//调用函数位显数字字段delay(1000);//指定位的数字显示时间
}
步骤4:功能测试更改delay(ms)函数的时间参数,分别为500ms、100ms、10ms、1ms时,观察显示结果有什么不同。
4.程序扩展任务:根据以上示例,编写程序,实现一个累加计数器或累减计数器。
int digitalPin= 2;
int weiPin= 10;
int count = -1;
void setup() {for(int x=0; x<4; x++) {pinMode(weiPin+x, OUTPUT); digitalWrite(weiPin+x, HIGH);}for(int x=0; x<8; x++) {pinMode(digitalPin+x, OUTPUT);}
}
void loop() { count++;if(count<10){display(4,count);delay(1000);}else if(count<100){for(int i=0;i<50;i++){display(3,count/10);delay(10);display(4,count%10);delay(10);}}else if(count<1000){for(int i=0;i<50;i++){display(2,count/100);delay(20/3); display(3,count/10%10);delay(20/3);display(4,count%10);delay(20/3);}}
}
void displayDigital(unsigned int digit) {unsigned char abcdefgh[][8] = {//定义一个数组,存储不同数字的abcdefgh各段的取值{0,0,0,0,0,0,1,1},//0{1,0,0,1,1,1,1,1},//1{0,0,1,0,0,1,0,1},//2{0,0,0,0,1,1,0,1},//3{1,0,0,1,1,0,0,1},//4{0,1,0,0,1,0,0,1},//5{0,1,0,0,0,0,0,1},//6{0,0,0,1,1,1,1,1},//7{0,0,0,0,0,0,0,1},//8{0,0,0,1,1,0,0,1},//9{0,0,0,1,0,0,0,1},//A{1,1,0,0,0,0,0,1},//b{0,1,1,0,0,0,1,1},//C{1,0,0,0,0,1,0,1},//d{0,1,1,0,0,0,0,1},//E{0,1,1,1,0,0,0,1},//F{1,1,1,1,1,1,1,0},//DOT = 16{1,1,1,1,1,1,0,1},//MINUS= 17{1,1,1,1,1,1,1,1} //BLANK =18};if(digit > 18)return;for (unsigned int x=0; x<8; x++)digitalWrite( digitalPin+ x, abcdefgh[digit][x] );}//指定位显示给定数字函数
void display(unsigned int wei, unsigned int digit) {const int BLANK=18;for(int x=0; x<=3; x++) {digitalWrite(weiPin + x,LOW);// 数字位引脚置低电平}displayDigital(BLANK); //调用函数关闭所有显示字段digitalWrite(weiPin +wei-1 , HIGH);//选择位显引脚displayDigital(digit);//调用函数位显数字字段
}
5.4实验结果
结论:本次实验1根据LED段的亮(灭)判断并识别abcdefgh的管序。实验2结果为数码依次显示0 1 2 3。实验3,实现计时器的功能,可以计时。
反思:首先,通过本次实验,我熟悉了掌握1位数码管模块的功能;熟悉4位数码管模块的功能;4位数码计时显示功能编程和各种函数的应用。其次,本次实验1根据LED段的亮(灭)判断并识别abcdefgh的管序。实验2结果为数码依次显示0 1 2 3。实验3,实现计时器的功能,可以计时。最后在本次实验中也遇到了一些问题,希望以后多学习,更加熟练,再接再厉。
作品:
5.5思考题
1.如果用一位数码管做一个掷骰子选数字,怎样实现?
2.怎样实现4位数字的同时显示?为什么?
3.如果用4位数码管完成一个分、秒的计时器,怎样在现有示例程序的基础上实现?
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