2020年04月03日 | 静态和动态控制数码管

1 什么是数码管

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。

(3)分类：单个（1位）、联排（2位、4位、8位）。

1.2 工作原理

(1)亮灭原理（其实就是内部的照明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。

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。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（上个课程中的74HC573就是起的这个作用）。

1.4 静态和动态数码管

(1)用途差异：静态方式用于驱动单独的数码管，动态方式用于驱动联排数码管。

(2)电路接法差异。

2 静态数码管的初步驱动

2.1 原理图分析

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。

2.3 编程点亮

(1)P0 = 0x0; 8段全亮

(2)P0 = 0xff; 8段全灭

(3)P0 = 0x0f; 4段亮4段灭

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？

(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），但是实际上理论分析的经常不对。

(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a

P0 = 0xfd; // 11111101 P0.1输出0 实测对应b

P0 = 0xfb; // 11111011 P0.2输出0 实测对应c

P0 = 0xf7; // 11110111 P0.3输出0 实测对应d

P0 = 0xef; // 11101111 P0.4输出0 实测对应e

P0 = 0xdf; // 11011111 P0.5输出0 实测对应f

P0 = 0xbf; // 10111111 P0.6输出0 实测对应g

P0 = 0x7f; // 01111111 P0.7输出0 实测对应dp

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

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。

#include

void main(void)

{

    // 测试数码管是否能点亮

    //P0 = 0x00;        // P0输出全0，数码管应该8段全亮。

/*

    // 测试数码管的段码

    P0 = 0xfe;      // 11111110     P0.0输出0 实测对应a

    P0 = 0xfd;      // 11111101     P0.1输出0 实测对应b

    P0 = 0xfb;      // 11111011     P0.2输出0 实测对应c

    P0 = 0xf7;      // 11110111     P0.3输出0 实测对应d

    P0 = 0xef;      // 11101111     P0.4输出0 实测对应e

    P0 = 0xdf;      // 11011111     P0.5输出0 实测对应f

    P0 = 0xbf;      // 10111111     P0.6输出0 实测对应g

    P0 = 0x7f;      // 01111111     P0.7输出0 实测对应dp

*/

}

3 静态数码管显示数字

3.1 数字编码（段码）的获取

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

3.2 编程验证

P0 = 0xC0;

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。

4 让数码管依次显示0到f

(1)笨办法：分状态。

(2)升级方法：使用数组。

(3)总结

C语言的不同特性用在不同地方，可以简化编程;

C语言数组从0开始，注意不能越界，这个很重要。

#include

void delay(void)

{

    unsigned char i, j, k;

    for (i=0; i<100; i++)

        for (j=0; j<100; j++)

            for (k=0; k<20; k++);

}

void main(void)

{

    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();

        }

    }

}

/*

void main(void)

{

     while (1)

     {

        P0 = 0xc0;      // 0

        delay();

        P0 = 0xf9;      // 1

        delay();

        P0 = 0xa4;      // 2

        delay();

        P0 = 0xb0;      // 3

        delay();

        P0 = 0x99;      // 4

        delay();

        P0 = 0x92;      // 5

        delay();

        P0 = 0x82;      // 6

        delay();

        P0 = 0xf8;      // 7

        delay();

        P0 = 0x80;      // 8

        delay();

        P0 = 0x90;      // 9

        delay();

        P0 = 0x88;      // A

        delay();

        P0 = 0x83;      // b

        delay();

        P0 = 0xc6;      // C

        delay();

        P0 = 0xa1;      // d

        delay();

        P0 = 0x86;      // E

        delay();

        P0 = 0x8e;      // F

        delay();

     }

}

*/

5 动态数码管

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

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端和段码端。

(2)段码一侧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。

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。

5.3 动态数码管如何工作

(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）。

(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）。

(4)动态数码管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。

6 动态数码管显示编程实战

6.1 先实验得出数码管的段码表

(1)接线确定：段码端接P0，COM端接P2端口。

(2)COM端选择一个数码管亮：P2.0-P2.7随便选1个输出0，其余输出1。

(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对应最左边一个数码管(P2.7对应最右边一个数码管)、P0.0对应a（P0.1对应b·····P0.7对应dp）

0                       0x3f

1                       0x06

2                       0x5b

3                       0x4f

4                       0x66

5                       0x6d

6                       0x7d

7                       0x07

8                       0x7f

9                       0x6f

A                       0x77

b                       0x7c

C                       0x39

d                       0x5e

E                       0x79

F                       0x71

段码表：0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71。

6.2 目标：8个联排数码管一起显示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。

(2)实验结论：

1、延时时间太长，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。 解决方案就是在每个数码管亮完要切换下一个数码管时消隐。