51单片机第四节数码管
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51单⽚机第四节数码管
本笔记默认学习者已拥有：1.Keil5和stc烧写⼯具 等各种软件、驱动、环境；
2.有⼀个属于⾃⼰的 51单⽚机开发板及相关零件 ；
3.认识C语⾔的语法；
本⼈使⽤的51开发板为 郭天祥C51 TX-1C增强版开发板 ；
本笔记根据B站up主：江科⼤⾃化协的教学视频 整理得到ヾ(•ω•)
4-1 静态数码管显⽰
上图为TX-1C的 数码管及LED模块 原理图
138译码器和74HC245 都是⽤来控制 数码管显⽰ 的；
单数码管
1.上图为 ⼀位数码管，数码管有两种连接⽅式（对应 右边上下两幅图）；2.右上图的原理图，8个LED的阴极都连在⼀个引脚上，称为共阴极连接；3.右下图的原理图，8个LED的阳极都连在⼀个引脚上，称为共阳极连接；
TX-1C开发板的连接⽅式是 共阴极连接；
4.左下⾓的 左边图⽚ ，定义了8个LED的名称；
5.左下⾓的 右边图⽚ ，定义了引脚的名称，与右图的引脚名称⼀⼀对应
假设数码管连接⽅式为 共阳极连接，观察可以发现，数码管中的 LED 的引脚引出，使⽤的是就近原则；
假设数码管连接⽅式为 共阴极连接，如果上数码管显⽰ 数字6 ？
1.要让数码管显⽰ 数字6，让要 LED-A、C、D、E、F、G亮起；
2.共阴极的公共端 要接地（给数据‘0’，或者是低电平）;
3.阳极（称为位选端）根据LED的亮灭需求给 数据0或1（1亮、0灭） ，称为 段码（阳码） (1011 1110 即为段码)；
如果 共阳极连接，共阳极端 要接到 VCC（⾼电平），阴极给 数据0或1 （1灭，0亮），称为 段码（阴码），和共阴极正好是相反关系；
共阳极连接→共阳极端接VCC并选中→阴极（位选端）传递（阴码）段码（1亮、0灭）→数码管显⽰共阴极连接→共阴极端接GND并选中→阳极（位选端）传递（阳码）段码（1灭、0亮）→数码管显⽰
四位⼀体数码管
开发板上即为 四位⼀体的数码管，且有两个，正好组成了 ⼋位数码管；
⽽TX-1C上 包含的是六位数码管，⽽⾮⼋位；1.四位数码管 也有 两种连接⽅式，即 共阴极连接 和 共阳极连接 ；{
Processing math: 100%2.四位数码管，（每位的公共端 单独引出来，位选端全部连在⼀起（所有A段连在⼀起、所有B段连在⼀起……），总共有12个引脚；
假设数码管连接⽅式为 共阴极连接，如何在 第三位 显⽰ 数字1 ？
1.给第三位的公共端 赋值 0（低电平），给其他位的公共端 赋值 1（⾼电平）；
这样等同于 其他位的公共端（负极）接到了正极上，⽆论如何都亮不了；只有第三位能亮；
2.这样给 LED-B、C 的位选端 赋值 1，其他 位选端 赋值0
共阳极连接 即为 公共端 赋值 1（⾼电平）亮，其他以此类推；3.发现这样⼀个现象，数码管⽆法在同⼀时间显⽰多个数字，其在同⼀时刻下只能有⼀个显⽰，
只有⼀个数码管能被点亮，即使有多个被选中的数码管，显⽰的数字也是相同的；
这种共⽤引脚的现象，是为了减少控制数码管IO⼝；
（四位数码管有32个LED，如果都采⽤ 共阴极连接 的⽅式，也要32+1（公共端）=33个引脚；）
（采⽤这种链接，就只需要12个引脚即可控制四位数码管；）
如何让数码管多位显⽰不同数字（动态数码管显⽰）？
1.利⽤ ⼈眼视觉的暂留 和 数码管显⽰的余辉 的原理
先让第⼀位数码管显⽰1，然后很快地让第⼆位数码管显⽰2，再很快地让第三位数码管显⽰3，
让它不断地扫描，重复显⽰1、2、3的过程，这样三个数字就“同时”显⽰了；
原理分析
138译码器
1.观察到 原理图右图 与数码管有关的，有138译码器(74LS138)和74HC245两枚芯⽚；
TX-1C的原理图为左图，也有两个74HC573芯⽚与数码管有关；
芯⽚名称与功耗、电压、说明符号有关，具体内容不做分析；
2.如图，数码管连接⽅式为 共阴极连接，这样传输数据，就能让第三位显⽰ 数字1 了；
3.⽽上⾯的 LED1 ~ 8，其实接在了138译码器的输出端，138译码器正好可以实现让LED1 ~ 8输出 0或1；
LED1 ~ 8 对应了 TX-1C 六位数码管的SEG DS 1 ~ 6；
4.138译码器可将LED 1 ~ 8的⼋个端⼝ 转化为 由 3个端⼝ （P22、P23、P24）控制，⽽G1、G2A、G2B端⼝ 被 称为 使能端；
使能端 相当于 ⼀种开关，如果电平有效，它就可以⼯作；如果电平⽆效，它就不⼯作；
观察原理图发现，使能端是已经接好 VCC 和 GND 的，也就是说，其上电 其实就会⼯作TX-1C的74HC573也是同理，但其并未压缩 控制端⼝的数量；
5.138译码器也叫“38线译码器”，是由3个线到8个线，其中C是⾼位、A是低位，
CBA组成的数符合8进制，控制着Y0 ~ Y7 这8个端⼝；
6.所以，138译码器的作⽤就是⽤来选中某⼀位数码管的
74HC245
1.74HC245是⼀种 双向数据缓冲器，VDD、GND都可视为电源，OE为使能（其 接地 就⼯作）；
2.DIR（direction），是⽅向的意思，它接到了VCC（⾼电平）上，将数据从左边输出到右边，从右边将数据读取回左边；
DIR若接到低电平上，会将数据从右边输出到左边，从左边将数据读取回右边；
3.单⽚机的⾼电平 驱动能⼒有限，其输出的最⼤电流不能太⼤；其低电平 驱动能⼒强；因此，LED模块才采⽤了 低电平点亮 的模式；
4.如果⽤⾼电平 直接点亮 数码管，电流会很⼩，灯会很暗；所以其加⼀个缓冲器，缓冲器可以提⾼ 其驱动能⼒，
如果直接将 数据 输出 给 数码管，数据就会被视为 驱动数据；现在增加了缓冲器，数据 就变成了 控制信号，
控制信号 只需要很微弱，缓冲器 就可以接收到，缓冲器再通过⾃⼰接到的电源，输出 数据 到引脚上，
这样控制的电流只需要⾮常⼩，就能驱动数码管 以⽐较亮的形式显⽰；
5.CC2电容 是⽤来 稳定电源的，叫电源滤波；
6.图右有 ⼀ 排阻，阻值为100R（即为100Ω），作⽤为 限流电阻 ，防⽌数码管的电流过⼤；
TX-1C既没有电容，也没有排阻；
原理总结
1.⽤ 138译码器 使 数码管 的某⼀位 被选中；
2.再给P0⼝⼀个 段码数据；
TX-1C虽然⽤P0⼝控制 段码输⼊，但也⽤P0⼝控制 位选；
需要先⽤ P2.6⼝和P2.7⼝ 控制 输⼊数据 是 段码 还是 位选；P2.6⼝控制 段码的输⼊；P2.7⼝控制 位选的输⼊；
例，给P2.6 数据1 （⾼电压）、给P2.7 数据 0 （低电压），就可以确定现在给数据是 段码 ；
1.由TX-1C的原理图可知，数码管内 LED灯 与 P0端⼝ 的顺序关系：
(1)LED的名称定义是通⽤⽆疑的;
(2)数码管本⾝的引脚名称不重要，重要的是 LED与哪个 P0 的 引脚 相连；
2.由TX-1C的原理图可知， P0.0引脚 控制 数码管的最左位，P0.5引脚控制 数码管的最右位，
剩余引脚是没有控制 数码管 位选 的作⽤的，哪个P0 的 引脚 控制 六位数码管的 哪位 很重要；
代码实现
静态数码管显⽰（让数码管第三位显⽰3）.c
#include
sbit D=P2^6; //段码⼝
sbit W=P2^7; //位选⼝
void main(){
D=0;
W=1;
P0=0xFB;//1111 1011
W=0;
D=1;
P0=0x4F;//0100 1111
while(1);
}
下⾯写出了⼀个通⽤函数，可以让数码管在 第⼏个位置 显⽰ 哪个数
#include
#define uchar unsigned char
sbit D=P2^6;
sbit W=P2^7;
void NixieTube(uchar wei,uchar duan){ //NixieTube是数码管的英⽂
uchar WEI,DUAN; //(Nixie是⼥⽔妖的意思)
D=0;
W=1;
switch(wei){ //位选部分
case 1:WEI=0xFE; break; case 2:WEI=0xFD; break;
case 3:WEI=0xFB; break;
case 4:WEI=0xF7; break;
case 5:WEI=0xEF; break;
case 6:WEI=0xDF; break;
}
P0=WEI;
W=0;
D=1;
switch(duan){ //段码部分
case 0:DUAN=0x3F; break;
case 1:DUAN=0x06; break;
case 2:DUAN=0x5B; break;
case 3:DUAN=0x4F; break;
case 4:DUAN=0x66; break;
case 5:DUAN=0x6D; break;
case 6:DUAN=0x7D; break;
case 7:DUAN=0x07; break;
case 8:DUAN=0x7F; break;
case 9:DUAN=0x6F; break;
case 10:DUAN=0x77; break; //A
case 11:DUAN=0x7F; break; //B
case 12:DUAN=0x39; break; //C
case 13:DUAN=0x3F; break; //D
case 14:DUAN=0x79; break; //E
case 15:DUAN=0x71; break; //F
case 16:DUAN=0x80; break; //.
}
P0=DUAN;
}
void main(){
NixieTube(3,3);
while(1);
}
运⾏结果如下：
4-2 动态数码管显⽰
1.如果只是单纯让其显⽰完⼀个再显⽰⼀个，代码如下：
#include
#define uchar unsigned char
sbit D=P2^6;
sbit W=P2^7;
uchar Nixiewei[]={0,0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF};
uchar Nixiecode[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7F,0x39,0x3F,0x79,0x71,0x80};
//将两个switch改进为数组
void NixieTube(uchar wei,uchar duan){
D=0;
W=1;
P0=Nixiewei[wei];
W=0;
D=1;
P0=Nixiecode[duan];
}
void main(){
while(1){
NixieTube(1,1);
NixieTube(2,2);
NixieTube(3,3);
}
}
运⾏结果如下：
2.这是⼀个数码管的常见问题，称为 数码管的消影 ；
位选-->段选-->位选-->段选-->位选-->......
