第7章 静态数码管显示实验

第七章 静态数码管实验

1. 数码管介绍

1.1 数码管简介

数码管是一种半导体发光器件，基本单位是发光二极管。因此数码管也称LED数码管。按能显示多少个（ 8） 可分为 1 位、 2 位、 3 位、 4 位、 5 位、6 位、 7 位等数码管。 按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。

共阳数码管是指所有的发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（COM）的数码管。当某一段发光二极管的阴极为低电平时，这一段就点亮，高电平灭（共阳数码管-阴极-低电平工作）

共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管， 共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上， 当某一字段发光二极管的阳极为高电平时， 相应字段就点亮， 当某一字段的阳极为低电平时， 相应字段就不亮（共阴数码管-阳极-高电平工作）

关于共阴共阳数码管内容参考：共阴极和共阳数码管详解_共阴极数码管-CSDN博客

数码管 的图像结果

1.2 数码管显示原理

数码管的显示原理都一样，不管几位，都是靠点亮内部的LED来显示数字。（比如，我们想显示0，就得把abcdef点亮）

数码管内部电路如下：

通过内部电路我们可以看到，一位数码管的引脚是10个，正常显示一个8需要7个小段，然后加上一个小数点（c），所以一位数码管内部一共有8个LED，最后还有一个公共端， 多数生产商为了封装统一， 单位数码管都封装 10 个引脚， 其中第 3 和第 8 引脚是连接在一起的。 而它们的公共端又可分为共阳极和共阴极。

对于共阴数码管来说，其8个发光二极管的阴极在数码管内部连接在一起，所以称为“共阴”，但是它们的阳极是独立的，当我们给数码管的任意一个阳极加一个高电平时，对于这个LED就亮了。比如我们想显示1个“8”，那么就把8个阳极全部送高电平。

值得注意的是，如果使用共阴数码管，需要增加单片机IO口驱动电流，因为共阴数码管是要靠单片机 I/O 口输出电流来点亮的， 但单片机 I/O 口难以输出稳定的、 如此大的电流， 所以数码管与单片机连接时需要加驱动电路，可以用上拉电阻的方式或者用驱动芯片， 比如 74HC573、 74HC245 等， 其输出电流较大，电路接口简单。

理解了共阴数码管，共阳数码管就简单了。共阳极数码管其内部 8 个发光二极管的所有阳极全部连接在一起， 电路连接时， 公共端接高电平， 因此我们要点亮哪个发光管二极管就需要给阴极送低电平，并且此时显示数字的编码与共阴极编码是相反的关系。

但是我们平常往往使用共阳极数码管（单片机上面的模块也是共阳极）为什么呢？这是因为数码管的非公共端往往接在芯片的I/O上，而芯片的驱动能力是比较小的，采用共阴数码管的话，就有可能受限于 IC 芯片输出电流不够而显示昏暗， 要外加上拉电阻或者是增加三极管加大驱动能力。

所以使用共阳极数码管的好处是： 将驱动数码管的工作交到公共端（ 一般接驱动电源） ， 加大驱动电源的功率自然要比加大 IC 芯片 I/O口的驱动电流简单许多。 另一方面， 这样也能减轻主芯片的负担。

下面给出共阴和共阳数码管的 0-F 段码数据表， 如下所示：

  • 共阴数码管码表
0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d,
0     1     2     3     4     5
0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c,  
6     7     8     9     A     B
0x39, 0x5e, 0x79, 0x71, 0x00,
C     D     E     F     无显示
  • 共阳数码管码表
0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92,
0     1     2     3     4     5
0x82, 0xF8, 0x80, 0x90, 0x88, 0x83,
6     7     8     9     A     B
0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E, 0xFF,
C     D     E     F     无显示

1.3 数码管显示原理

LED数码管显示工作有两种方式：静态显示方式和动态显示方式，可以参考：C51单片机学习笔记(五)——数码管的静态显示和动态显示_c51单片机动态显示加数器-CSDN博客数码管的工作原理、静态显示及动态显示-电子发烧友网 (elecfans.com)

简单来说。静态显示方式：当送入一次字形码后， 显示字形可一直保持， 直到送入新字形码为止。 这种方法的优点是占用 CPU 时间少， 显示便于监测和控制。 缺点是硬件电路比较复杂， 成本较高， 比如使用 4 个静态数码管， 那么就得 32 个 IO 来控制， 这对 51 单片机来说是无法承受的， 正因为如此才会有后面章节动态数码实验的讲解。

动态显示方式则采用动态扫描显示，利用发光管的余辉和人眼作用，使人感觉各位数码管好像同时在显示。同时也导致了动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。

2. 硬件设计

我们的开发板上的静态数码管模块电路如下所示：

入图可知，我们的开发板上面静态数码管电路，模块独立，使用1个共阳数码管，数码管的位选即公共端直接接 VCC，根据共阳数码管显示特点可知， 只要保证数码管 a-dp 段输入电平为低电平即可点亮。

由于使用的是共阳数码管， 公共极接 VCC， 所以在数码管控制端可加一个限流电阻， 阻值为 470 欧（ 471） 。

3. 软件设计

本章要实现的功能是：控制静态数码管显示数字0，即让P0端口输出数字0的段码0x3f

#include <REGX52.H>

#define SMG P0 // 使用宏定义数码管

// 共阴极数码管显示0~F的段码数据(以后我们要使用)数码管直接复制粘贴就行了
unsigned char smg_code[17] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
                0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

void main()
{
    // 使数码管显示0
    // [0]涉及C语言基础，意思是数组里的第一位，因为是从0开始的
    SMG =~ smg_code[0]; // 对共阴极数码管段码取反，就是阳极的了-如果嫌麻烦我们可以直接使用共阳数码管段码
    while(1)
    {

    }
}

4. 小结

本章应该来说还是比较好理解，本质就是点亮LED，只不过一次点亮多个，从而使数码管显示数字。

段码可以直接复制粘贴使用，当然理解是最好的了，段码实际是一个数组，我们想显示哪个数字的时候，直接取数组就行了

2024.6.24修订，后期不再维护

posted @ 2024-08-18 10:47  hazy1k  阅读(8)  评论(0)  编辑  收藏  举报