IO的使用2–数码管

本文主要涉及51单片机的数码管的使用

一、数码管的定义与类型

数码管是一种用于数字显示的电子元件，通常由多个LED（发光二极管）组成。它被广泛用于各种计数、测量和显示应用，如数字时钟、温度计、计数器等。

主要特点和结构如下：

1. LED组成： 数码管的基本组成单元是LED，通常为七段共阳（Common Cathode）或共阴（Common Anode）的结构。七段代表数码管上的七个LED段，分别对应显示数字0到9的不同线段。

2. 共阳和共阴： 共阳数码管表示LED的阳极连接在一起，共阴数码管表示LED的阴极连接在一起。在共阳数码管中，通过给定的线段点亮LED，而在共阴数码管中，通过接通的线段关闭LED。

3. 多位数码管： 为了显示更多的数字或字符，可以将多个数码管连接在一起形成多位数码管，每一位数码管对应显示其中的一个数字或字符。

4. 控制信号： 为了控制数码管的显示，需要提供适当的控制信号。这些信号通常包括电源、段选信号和位选信号，以确保正确的数字或字符在正确的数码管上显示。

5. 常见的数码管类型：

   • 共阳七段数码管： 每个数字由7个LED段组成，共阳表示数字的阳极连接在一起。
   • 共阴七段数码管： 同样由7个LED段组成，共阴表示数字的阴极连接在一起。
   • 数码管显示器： 可以同时显示多个字符或数字，通常用于计算器、计数器等设备。

总体而言，数码管是一种简单、实用的数字显示设备，广泛应用于各种电子设备和嵌入式系统。

1.1 数码管的原理图

可以从上面原理图可以知道：

上图电路使用的是 2 个四位一体的共阴数码管组成，即 8 位数码管的段选数据 a-dp 全部并联一起引出，每位数码管的位选即公共端引出。数码管的段选 a-dp连接在 74HC245 驱动芯片输出口，由 P0 端口控制。由 P2.2、P2.3、P2.4 管脚控制 74HC138 译码器输入从而控制数码管位选.

二、 举个栗子

1-利用动态扫描方法在三位数码管上显示出稳定的321。

思路：显示原理：

1. 数码管类型： 数码管分为共阴极和共阳极两种类型。在共阴极数码管中，所有的LED的阴极（负极）都连接在一起，而阳极（正极）分别连接到不同的引脚。在共阳极数码管中，所有LED的阳极连接在一起，而阴极分别连接到不同的引脚。

2. 动态扫描： 为了在有限的引脚上控制多个数码管，采用了动态扫描的方法。在一个很短的时间内，依次点亮每一个数码管，然后迅速切换到下一个数码管，以此类推。由于人眼的视觉暂留效应，看起来就像所有的数码管都在同时显示。

3. 数码管控制： 对于每个数码管，通过在段选信号上输出相应的二进制码，控制数码管的每一段LED的亮灭状态。例如，数字 0 对应的二进制码可以是 00111111，其中每一位对应数码管的一个段，1 表示点亮，0 表示熄灭。

4. 显示数字： 在动态扫描的过程中，根据要显示的数字，依次输出相应的段选信号，将对应数码管的LED点亮，实现数字的显示。通过迅速切换并依次点亮每个数码管，就能够看到整个数字在数码管上的显示效果。

5. 控制电平： 在具体的硬件连接中，控制数码管的LED点亮和熄灭需要通过控制相应的引脚输出高电平或低电平来实现。不同的数码管芯片和硬件连接可能存在一些差异，但基本的原理是类似的。

2.1 一个数码管的底层函数

下面的函数通过数码管显示一位数字，通过设置数码管的位选信号（Location参数）以及数码管的段选信号（NixieNumber数组中的对应数字），从而实现数字的显示。
其中：

1. unsigned char smgNumber[] = {...}：定义了一个数组，用于存储共阳极数码管的七段编码。每个元素对应一个数字的七段编码，共阳极表示为1，点亮。

2. void smg(unsigned char Location, Number)：定义了一个函数smg，接收两个参数，Location表示选择哪一个数码管，Number表示要在该数码管上显示的数字。

3. switch(Location)：根据Location的值，选择要点亮的数码管。根据不同的Location值，设置对应的位选信号，即数码管的引脚。这样在多位数码管的情况下，可以选择具体点亮哪个数码管。

4. P0 = smgNumber[Number];：将对应数字的七段编码写入P0口，通过具体的硬件连接和控制逻辑，实现数码管的段选。

5. Delay(1);：通过调用Delay函数，延时一段时间，以使得数码管的LED能够被稳定点亮，确保显示效果。

6. P0 = 0x00;：将P0口清零，熄灭数码管的LED，准备进行下一轮的显示。

这样，通过不断调用smg函数，可以在指定的数码管上显示相应的数字。

unsigned char smgNumber[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};  //共阳极编码，七位表示数字void smg(unsigned char Location,Number)     //第一个参数选择数码管，第二个参数表示显示数字
{//这一段swith代码是为了设置位选信号，选择数码管switch(Location){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;}//这一段代码是给开启之后的数码管显示数字P0=smgNumber[Number];Delay(1);P0=0x00;
}

2.2 调用上面的底层函数显示具体数字

要显示具体的数值，只需要在主函数中调用上述底层函数即可

//利用动态扫描显示稳定的321
void main()
{while(1){Nixie(1,3);Nixie(2,2);Nixie(3,1 );}
}

上面代码中还使用到了延迟函数
如下：

void Delay(unsigned int xms)
{unsigned char i,j;while(xms){i=2;j=239;do{while(j--);}while(i--);xms--;}
}

当然其他延迟函数也是适用的。