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【51单片机】3. 数码管大师

news 2025/6/9 10:41:32

1. 单个数码管基本定义

数码管连接方式：

分为共阳极和共阴极连接，如下图所示，上面为共阴极连接，下面为共阳极连接。

在这里插入图片描述

数码管引脚定义：

右侧从1开始逆时针到10，依次为1,2,3,…,8,9,10。上面数码管连接方式图中的标号就对应到具体的引脚。数码管定义的ABCDEFG&DP如左图所示，结合这些LED灯的编号和引脚编号可以得出连线图。

在这里插入图片描述

连线方式如下图所示：

在这里插入图片描述

2. 多个数码管定义

连接方式如下图所示，一共有12个引脚（上下的连接方式只是共阴极连接和共阳极连接的区别）。

则12,9,8,6控制具体亮哪一个LED灯，而其他控制显示的具体数字

在这里插入图片描述

每一个独立数码管显示（下方）都连接到了相同的接口。如果我们上方将12,9,8,6全部点亮（即所有数码管都显示数字），则每个数码管显示的都是具体ABCDEFG&DP连接的单片机的8个端口对应的结果。

这样的好处是，原本需要4*8=32个引脚控制的多个数码管，只用12个引脚就简单替代了

3. 动态数码管模块电路图分析

动态数码管模块电路图如下：

在这里插入图片描述

图中的COM通常接地或电源负极，这里可以看作这些LED管是共阴极连接，所以具体abcdefg&dp点亮哪一个，就要给哪一个置1。

0-9对应16进制如下（P07→P00）：

int LEDNum[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};

下边的74HC245是一个双向数据缓冲器。使用这个是因为：

高电平点亮灯与低电平点亮灯比起来，低电平会更亮一些（需要具体自己动手实验看）
这里的双向数据缓冲器，就是拿单片机的微弱电流作为输入信号，做信号控制，控制右侧B0~B7这部分的结果
B0~B7右侧由VCC直流供电，电源更够一些，保证数码管的亮度
综上，双向数据缓冲器就是用来增强驱动能力的

上图中LED连接到74H138译码器如下图所示：

在这里插入图片描述

译码器连接了VCC，所以在输出的LED中，需要通过置0，和VCC行成电压差点亮具体的LED（即给低电压点灯）。138是低电平译码！

通过CBA（P24,P23,P22）三个口来控制输出，具体如下：

C B A Output
0 0 0 0（右4）
0 0 1 1（右3）
0 1 0 2（右2）
0 1 1 3（右1）
1 0 0 4（左4）
1 0 1 5（左3）
1 1 0 6（左2）
1 1 1 7（左1）

好处就是仅需单片机3个接口控制8个灯具体亮哪个

还需要注意的是，无论是控制哪个单片机亮、还是控制显示什么数字，例如给P0端口输入，输入的顺序是从P07-P00，而译码器也是从P24-P22输入来控制对应的结果

4. 静态输入位置和数字

代码如下：

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>void Delay500ms()        //@11.0592MHz
{unsigned char i, j, k;_nop_();i = 4;j = 129;k = 119;do{do{while (--k);} while (--j);} while (--i);
}int LEDNum[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};void LEDShow(unsigned int LEDLocation,Number)
{switch(LEDLocation){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;}P0 = LEDNum[Number];
}int main(void)
{while (1){// 检测所有位置显示是否正确LEDShow(1,8);Delay500ms();LEDShow(2,8);Delay500ms();LEDShow(3,8);Delay500ms();LEDShow(4,8);Delay500ms();LEDShow(5,8);Delay500ms();LEDShow(6,8);Delay500ms();LEDShow(7,8);Delay500ms();LEDShow(8,8);Delay500ms();// 检测所有数字显示是否正确LEDShow(3,0);Delay500ms();LEDShow(3,1);Delay500ms();LEDShow(3,2);Delay500ms();LEDShow(3,3);Delay500ms();LEDShow(3,4);Delay500ms();LEDShow(3,5);Delay500ms();LEDShow(3,6);Delay500ms();LEDShow(3,7);Delay500ms();LEDShow(3,8);Delay500ms();LEDShow(3,9);Delay500ms();}
}

给LEDShow函数传入具体显示的LED位置（板子上从左至右是第1-8个位置）以及要显示的具体数字，就能够得到对应的结果。

以上的代码有点长，简单展示在第5位显示8的结果如下：

在这里插入图片描述

5. 动态数码管显示

小节的要求是在多个位置上显示不同的数字。

动态数码管显示实际上是轮流点亮数码管（一个时刻内只有一个数码管是亮的），利用人眼的视觉暂留现象（余晖效应），看起来是所有数码管在同时显示。

基于第四小节的结果，我们可以设计本小节的代码如下（第一版）：

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>void Delay(unsigned int ms)        //@11.0592MHz
{unsigned char i, j;while (ms){_nop_();i = 2;j = 199;do{while (--j);} while (--i);ms--;}
}int LEDNum[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};void LEDShow(unsigned int LEDLocation,Number)
{switch(LEDLocation){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;}P0 = LEDNum[Number];
}int main(void)
{while (1){LEDShow(1,2);LEDShow(2,0);LEDShow(3,0);LEDShow(4,1);LEDShow(5,0);LEDShow(6,6);LEDShow(7,0);LEDShow(8,6);}
}

结果如下：

在这里插入图片描述

看起来很花，我认为是闪烁过快没有延时导致的，于是我在LEDShow函数后面加了一个延时1ms，对应函数修改如下：

void LEDShow(unsigned int LEDLocation,Number)
{switch(LEDLocation){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;}P0 = LEDNum[Number];Delay(1);
}

效果如下：

在这里插入图片描述

上面的现象减轻了一些，但依然存在，这是因为数码管需要消影。数码管的显示过程实际上是：

位选→段选→位选→段选→位选→段选→位选→段选......

但在段选和位选中间就会出现问题，导致把上一个段选的结果带入到下一个位选中，从而导致重影现象，所以在每一个位选→段选过后将数码管置0。Delay仍然需要保留，因为去掉Delay的话会什么都不显示，因为单片机的执行速度很快，我们要让数字留下来，就要保留Delay

修改对应函数如下：

void LEDShow(unsigned int LEDLocation,Number)
{switch(LEDLocation){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;}P0 = LEDNum[Number];Delay(1);P0 = 0x00;
}

最终效果如下：

在这里插入图片描述

完整代码：

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>void Delay(unsigned int ms)        //@11.0592MHz
{unsigned char i, j;while (ms){_nop_();i = 2;j = 199;do{while (--j);} while (--i);ms--;}
}int LEDNum[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};void LEDShow(unsigned int LEDLocation,Number)
{switch(LEDLocation){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;}P0 = LEDNum[Number];Delay(1);P0 = 0x00;
}int main(void)
{while (1){LEDShow(1,2);LEDShow(2,0);LEDShow(3,0);LEDShow(4,1);LEDShow(5,0);LEDShow(6,6);LEDShow(7,0);LEDShow(8,6);}
}