数码管

一、数码管基础知识

• 数码管的工作原理：数码管内部其实就是LED灯拼接而成的，只需要在一端给高电平，而另一端给低电平就可以让数码管显示。它们分别称为数码管的位选端和段选端。

• 静态显示：只需要通过位选确定显示哪一位，再通过段选控制显示的数字即可。

• 动态显示：动态显示的特点就是将所有数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描的方式。所谓动态扫描，就是轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用人眼视觉暂留效应，使人的感觉就是各位数码管同时都在显示。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。

• 原理图：
  

  段选：数码管上方的LED1~LED8，静态显示时只需要给赋低电平即可，动态显示时使用动态扫描的方式实现。段选通过74HC138译码器实现。

  位选：数码管下方的a，b，c，d，e，f，g，dp，分别对应LCD0~LCD7，使用74HC245驱动。

• 74HC245：双向数据缓冲器，由于单片机或CPU的数据、地址、控制总线端口都有一定的负载能力，如果负载超过负载能力，就达不到要显示的效果，因此需要驱动芯片。74HC245就是可以提高驱动能力的芯片，作用就是只需要提供一个信号，通过芯片内部的电源把驱动信号拉高，让其变为高电平，驱动数码管显示。

• 74HC138：起到译码的功能，就是用少的引脚控制多的引脚，来满足单片机引脚不足的一种方式，138是用三位输入控制8位输出。

二、数码管系列代码

1. 数码管操作（单个数码管静态显示）

（1）仿真电路图

（2）源代码

#include "reg52.h"sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;//段选的数字，从0~f
unsigned char smgduan[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};void main()
{    //74HC138控制端，全为0时选择最低位数码管显示LSA=0;LSB=0;LSC=0;  while(1){P0=smgduan[0];}
}

（3）实验结果

2. 数码管操作（多个数码管静态显示）

（1）仿真电路图

（2）源代码

#include "reg52.h"//数码管段选端位定义
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;//显示0~f
unsigned char smgduan[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//延时函数
void delay(unsigned int i)
{while(i--);
}//数码管显示函数
void DigDisplay()
{unsigned int i;for(i = 0;i < 8;i++){switch(i)     {case(0):LSA = 0; LSB = 0; LSC = 0; P0 = smgduan[9]; break;case(1):LSA = 1; LSB = 0; LSC = 0; P0 = smgduan[1]; break;case(2):LSA = 0; LSB = 1; LSC = 0; P0 = smgduan[4]; break;case(3):LSA = 1; LSB = 1; LSC = 0; P0 = smgduan[0]; break;case(4):LSA = 0; LSB = 0; LSC = 1; P0 = smgduan[3]; break;case(5):LSA = 1; LSB = 0; LSC = 1; P0 = smgduan[2]; break;case(6):LSA = 0; LSB = 1; LSC = 1; P0 = smgduan[0]; break;case(7):LSA = 1; LSB = 1; LSC = 1; P0 = smgduan[2]; break;}   delay(100); P0 = 0x00;}
}//主函数
void main()
{    while(1){ DigDisplay();  }
}

（3）实验结果

3. 数码管操作（单只静态数码管循环显示0-9，无开关控制）

（1）仿真电路图

（2）源代码

//单只静态数码管循环显示0-9
#include "AT89X51.h"int i,j,k;
int a[17] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};void delay(int n)
{for (j = n;j > 0;j--)for (k = 110;k > 0;k--);
}void main()
{P2_2 = 1;P2_3 = 1;P2_4 = 1;P0 = 0x00;while (1){for (i = 0;i < 16;i++){P0 = a[i];delay(250);}}
}

（3）实验结果

4. 数码管操作（单只静态数码管循环显示0-9,k1复位，k2暂停与开始）

（1）仿真电路图

（2）源代码

#include "reg52.h"
#include "intrins.h"//数码管段选端位定义
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;//按键位定义
sbit k1 = P3^0;
sbit k2 = P3^1;//显示0~f
unsigned char smgduan[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
unsigned char control;                        //延时函数
void Delay1ms(unsigned int xms)
{unsigned char i, j;while(xms--){_nop_();i = 2;j = 199;do{while (--j);} while (--i);}
}//按键操作函数
void keyboard(void)
{int i;if(k1 == 0){Delay1ms(20);while(k1 == 0);Delay1ms(20);while (1){for (i = 0;i < 10;i++){P0 = smgduan[i];Delay1ms(350);if (k1 == 0){Delay1ms(20);while(k1 == 0);Delay1ms(20);//跳出当前for循环,就会从0开始break;}//k2按键按下的第一次进入if (k2 == 0){Delay1ms(20);while(k2 == 0);Delay1ms(20);//k2按键按下的第二次退出do{P0 = smgduan[i];Delay1ms(350);}while(k2 != 0);}}}P0 = 0x00;}
}//主函数
void main()
{//控制数码管段选LSA = 1;LSB = 1;LSC = 1;//数码管初始化P0 = 0x00;while(1){    keyboard();}
}

（3）实验结果

5. 数码管操作（动态数码管循环移位显示0-9）

（1）仿真电路图

（2）源代码

#include "AT89X51.h"int a[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//延时函数
void delay(int n)
{int i,j;for (i=n;i>0;i--)for (j=110;j>0;j--);
}//数码管显示函数
void DigDisplay()
{int i,t;for(i=0;i<8;i++){//位选，选择点亮的数码管switch(i)     {case 0:P2_2=0;P2_3=0;P2_4=0; break;//显示第0位case 1:P2_2=1;P2_3=0;P2_4=0; break;//显示第1位case 2:P2_2=0;P2_3=1;P2_4=0; break;//显示第2位case 3:P2_2=1;P2_3=1;P2_4=0; break;//显示第3位case 4:P2_2=0;P2_3=0;P2_4=1; break;//显示第4位case 5:P2_2=1;P2_3=0;P2_4=1; break;//显示第5位case 6:P2_2=0;P2_3=1;P2_4=1; break;//显示第6位case 7:P2_2=1;P2_3=1;P2_4=1; break;//显示第7位}//段选for (t=0;t<10;t++){P0=a[t];delay(150);}//间隔一段时间扫描delay(50); //消隐}
}void main()
{    while(1){ DigDisplay();      }
}

（3）实验结果

6. 数码管操作（独立按键控制数码管增加与减少）

（1）仿真电路图

（2）源代码

#include<reg51.h>
#include "intrins.h"sbit key1=P3^1;
sbit key2=P3^0;
sbit ad=P2^2;
sbit bd=P2^3;
sbit cd=P2^4;unsigned int xianshi[]={0x00,0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};void delay(int n)
{unsigned int i,j;for (i=n;i>0;i--)for (j=110;j>0;j--);
}void Delay1ms(unsigned int xms)
{unsigned char i, j;while(xms--){_nop_();i = 2;j = 199;do{while (--j);} while (--i);}
}void main()
{unsigned int count=0;P0 = 0x00;while(1){ad=1;bd=1;cd=1;if (key1 == 0){Delay1ms(20);while(key1 == 0);Delay1ms(20);count++;if(count==17)count=0;P0=xianshi[count];delay(250);   }if (key2 == 0){Delay1ms(20);while(key2 == 0);Delay1ms(20);if (count==0)count=15;else count--;P0=xianshi[count];delay(250);  }    }
}

（3）实验结果

7. 数码管操作（数码管流水显示"20235218"）

（1）仿真电路图

（2）源代码

#include "AT89X51.h"
#include "intrins.h"void main()
{//0~9int a[10] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//显示的内容int b[8] = {2,0,2,3,5,2,1,8};//w: 窗口显示数据的位置，t: 每轮显示的时间长度int i, j, w = 0, t = 0;  while(1){ //位选要有八段，指定一个八位的窗口for (i = 0; i < 8; i++){if (i + w < 8)           P0 = 0;                else if (i + w > 15)   P0 = 0;else{//位选P0 = a[ b[i + w - 8] ];//段选P2 = (7-i)*4; //延时for (j = 0; j < 800; j++);                                  }//清零P0 = 0;}//控制显示速度与流水if (t++ == 20)      {if (w++ == 15) w = 0;t = 0;}}
}

（3）实验结果

（4）结果分析

如上图所示，我们需要把中间的窗口当做显示窗口，然后两边的窗口作为辅助窗口，当程序运行到最左边的窗口时，我们把位选端置零，不选择任何的位选。当程序运行到中间窗口时，因为中间窗口作为我们的显示窗口，所以要对段选端和位选端同时操作，改变段选的同时要改变位选，程序中巧妙用到嵌套数组的方式实现段选，同时位选端与段选循环同步，达到同步效果。每次操作之后需要延时一段时间，并且对位选端清零。为了更好的控制速度，程序中我们引入变量t来控制，滑动窗口使用变量w来控制。

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