数码管 | 我的日常分享

数码管

发表于2021-03-21更新于2021-03-21字数统计2.1k阅读时长25分

数码管

一、数码管介绍

  • LED数码管：数码管是一种简单、廉价的显示器，是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件。
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1.1 数码管引脚定义

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  • 共阴

    image-20210321125127972

    阴极连接在3和8号两个引脚上。

  • 共阳

    image-20210321125127972

    阳极连接在3和8号两个引脚上。

1.2 四位一体的数码管

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  • 共阴
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  • 共阳

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四位一体数码管的特点：同一时刻可以至少一个数码管被选中（点亮），即使选中多个，每个显示的内容也一定是一样的。但是可以利用人眼视觉暂留实现同时显示多个内容。

二、开发板数码管电路分析

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74HC245（八线双向收发器）：

  • 作用：图中的A0、B0到A7、B7可以理解为是相连的，74HC245这里作为驱动器，如果A0传过来的信号弱了，它也能识别到，并且在B0输出时把信号增强。
  • OE：输出使能，控制其是否工作
  • DIR：方向控制，信号是A到B传递，还是B到A传递。
  • GND：逻辑地
  • VCC：逻辑电源
  • A0–A7：数据输入/输出
  • B0–B7：数据输入/输出

74hc245是一种在单片机系统中常用的驱动器，三态输出八路收发器，它在电路中的作用是：增加io口的驱动能力，比如说51单片机的io口本身的驱动电流较小但所带的负载很大，这种时候就可以使用74hc245来增强io口的驱动能力。

PR3、PR4：

两个四并一的电阻，防止过载。

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74HC138译码器：

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输出口分别与八个数码管的共阴极相连。

名称 功能说明
Y0–Y7 数据输出
A0–A2 数据输入
E1、E2、E3 使能控制
VDD 逻辑电源
GND 逻辑地

在我们设计单片机电路的时候，单片机的IO口数量是有限的，有时并满足不了我们的设计需求，比如我们的STC89C52RC一共是32个IO口，但是我们为了控制更多的器件，就要使用一些外围的数字芯片，这种数字芯片由简单的输入逻辑来控制输出逻辑，比如74HC138这个三八译码器。

三、静态数码管

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3.1 案例1：让第三个数码管显示数字6

3.1.1 分析：

​ 选中LED3，并且使得LED3中的a、f、e、d、c、d段亮。选中LED3即74HC138译码器输出0010 0000，输入010，即P22、P23、P24分别置0、1、1；使a、f、e、d、c、g段亮，即74HC245中输出1011 1110，即P0置0111 1101(0x7d)。dp为右下角的点。

3.1.2 代码实现：

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#include<regx52.h>

void main(){
	P2_2 = 0;
	P2_3 = 1;
	P2_4 = 0;

	P0 = 0x7d;
	while(1){
	
	}
}

3.1.2 现象：

img

四、动态数码管

由开发板电路图知，八个数码管，不能同一时刻显示不同的字符。

但是我们可以利用快速的切换数码管的显示，给人肉眼一种假象，能够同时显示不同的字符。

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4.1 案例1：增加延时200ms

代码：

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#include<regx52.h>
#include<intrins.h>

void niXieTube(unsigned char location,unsigned char num);
void Delaynms(int nms);
void main(){
	while(1){
		niXieTube(8,5);
		Delaynms(200);
		niXieTube(7,2);
		Delaynms(200);
		niXieTube(6,0);
		Delaynms(200);	
	}
}
unsigned char niXieTable[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
void niXieTube(unsigned char location,unsigned char num){
	switch(location){
		case 1 : P2_2 = 0,P2_3 = 0,P2_4 = 0;break;
		case 2 : P2_2 = 1,P2_3 = 0,P2_4 = 0;break;
		case 3 : P2_2 = 0,P2_3 = 1,P2_4 = 0;break;
		case 4 : P2_2 = 1,P2_3 = 1,P2_4 = 0;break;
		case 5 : P2_2 = 0,P2_3 = 0,P2_4 = 1;break;
		case 6 : P2_2 = 1,P2_3 = 0,P2_4 = 1;break;
		case 7 : P2_2 = 0,P2_3 = 1,P2_4 = 1;break;
		case 8 : P2_2 = 1,P2_3 = 1,P2_4 = 1;break;
	}
	//分别表示0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 空
	//unsigned char niXieTable[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
	P0 = niXieTable[num];
}
void Delaynms(int nms)		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j;
	while(nms--){
		_nop_();
		i = 2;
		j = 199;
		do
		{
			while (--j);
		} while (--i);
	}
}

现象：

9ED872FFAA1EB3E89DFBF8DFE3BE4348 00_00_00-00_00_30

4.2 案例2：缩短延时为1ms

代码：

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#include<regx52.h>
#include<intrins.h>

void niXieTube(unsigned char location,unsigned char num);
void Delaynms(int nms);
void main(){
	while(1){
		niXieTube(8,5);
		Delaynms(1);
		niXieTube(7,2);
		Delaynms(1);
		niXieTube(6,0);
		Delaynms(1);	
	}
}
unsigned char niXieTable[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
void niXieTube(unsigned char location,unsigned char num){
	switch(location){
		case 1 : P2_2 = 0,P2_3 = 0,P2_4 = 0;break;
		case 2 : P2_2 = 1,P2_3 = 0,P2_4 = 0;break;
		case 3 : P2_2 = 0,P2_3 = 1,P2_4 = 0;break;
		case 4 : P2_2 = 1,P2_3 = 1,P2_4 = 0;break;
		case 5 : P2_2 = 0,P2_3 = 0,P2_4 = 1;break;
		case 6 : P2_2 = 1,P2_3 = 0,P2_4 = 1;break;
		case 7 : P2_2 = 0,P2_3 = 1,P2_4 = 1;break;
		case 8 : P2_2 = 1,P2_3 = 1,P2_4 = 1;break;
	}
	//分别表示0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 空
	//unsigned char niXieTable[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
	P0 = niXieTable[num];
}
void Delaynms(int nms)		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j;
	while(nms--){
		_nop_();
		i = 2;
		j = 199;
		do
		{
			while (--j);
		} while (--i);
	}
}

现象：

img

调整相机快门时间和曝光度可以看到闪烁

C9CC3005BA80C4440663309940A035F5 00_00_00-00_00_30

4.3 案例3：去掉延时

在while中不断在8、7、6三个数码管中不停显示5、2、0。

代码：

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#include<regx52.h>
#include<intrins.h>

void niXieTube(unsigned char location,unsigned char num);
void Delaynms(int nms);
void main(){
	while(1){
		niXieTube(8,5);
		niXieTube(7,2);
		niXieTube(6,0);
	}
}
unsigned char niXieTable[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
void niXieTube(unsigned char location,unsigned char num){
	switch(location){
		case 1 : P2_2 = 0,P2_3 = 0,P2_4 = 0;break;
		case 2 : P2_2 = 1,P2_3 = 0,P2_4 = 0;break;
		case 3 : P2_2 = 0,P2_3 = 1,P2_4 = 0;break;
		case 4 : P2_2 = 1,P2_3 = 1,P2_4 = 0;break;
		case 5 : P2_2 = 0,P2_3 = 0,P2_4 = 1;break;
		case 6 : P2_2 = 1,P2_3 = 0,P2_4 = 1;break;
		case 7 : P2_2 = 0,P2_3 = 1,P2_4 = 1;break;
		case 8 : P2_2 = 1,P2_3 = 1,P2_4 = 1;break;
	}
	//分别表示0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 空
	//unsigned char niXieTable[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
	P0 = niXieTable[num];
}

现象：

img

分析：

其实用摄像头将曝光跟快门时间调到最小可以获得以下图片，还是可以看得出来520.

img img

这个时候我们就需要消影，因为数码管在显示过程中，是不断地“位选 段选 位选 段选 位选 段选 位选 段选”，在段选与位选之间就会出现问题，这个时候下一个段选的数据还没有到，所以显示的是上一个的数据，所以我们需要加一个清零，“位选 段选 清零 位选 段选 清零 位选 段选 清零 位选 段选 清零”。

4.4 案例4：消影 清零

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代码：

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#include<regx52.h>
#include<intrins.h>

void niXieTube(unsigned char location,unsigned char num);
void Delaynms(int nms);
void main(){
	while(1){
		niXieTube(8,5);
		niXieTube(7,2);
		niXieTube(6,0);	
	}
}
unsigned char niXieTable[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
void niXieTube(unsigned char location,unsigned char num){
	switch(location){
		case 1 : P2_2 = 0,P2_3 = 0,P2_4 = 0;break;
		case 2 : P2_2 = 1,P2_3 = 0,P2_4 = 0;break;
		case 3 : P2_2 = 0,P2_3 = 1,P2_4 = 0;break;
		case 4 : P2_2 = 1,P2_3 = 1,P2_4 = 0;break;
		case 5 : P2_2 = 0,P2_3 = 0,P2_4 = 1;break;
		case 6 : P2_2 = 1,P2_3 = 0,P2_4 = 1;break;
		case 7 : P2_2 = 0,P2_3 = 1,P2_4 = 1;break;
		case 8 : P2_2 = 1,P2_3 = 1,P2_4 = 1;break;
	}
	//分别表示0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 空
	//unsigned char niXieTable[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
	P0 = niXieTable[num];

	Delaynms(1);
	P0 = 0x00;
}
void Delaynms(int nms)		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j;
	while(nms--){
		_nop_();
		i = 2;
		j = 199;
		do
		{
			while (--j);
		} while (--i);
	}
}

现象：

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其实这个也是以1ms，频繁的闪烁，只不过延迟加在了niXieTube()函数里面，但是如果不加延迟，就清零，数码管会很暗。

4.5 余影

如果不清零，不加任何延时，使用下面代码可以清晰的看到余影

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void main(){
	while(1){
		niXieTube(8,1);
		niXieTube(7,2);
		niXieTube(6,3);
		niXieTube(3,8);	
	}
}
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五、数码管驱动方式

  • 单片机直接扫描：硬件设备简单，但会耗费大量的单片机CPU时间。
  • 专用驱动芯片：内部自带显存、扫描电路，单片机只需告诉它显示什么即可。
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