51单片机手把手教学（三）—— 数码管

本文章 来自原创专栏《51单片机手把手教学》，讲解如何使用 Keil uVision 构建 51单片机 程序，发布文章并 会持续为已发布文章添加新内容！ 每篇文章都经过了精打细磨！

↓↓↓通过下方对话框进入专栏主页↓↓↓
CSDN 请求进入专栏 　　　　　　_ O x

是否进入《51单片机手把手教学》?

　　　　　　　确定

---

一、数码管简介

又称LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成一个“8”字型的发光器件。

二、静态数码管 —— 显示数字

1. 原理

常见的数码管如上图，这是一个三位八段数码管。八段指的是数码管上有8个发光体（数字“8”上有7个段 ＋ 右下角一个小数点）

使数码管显示数字的方法就是控制不同的发光体来发光，达到显示不同数字的目的。方法与上节流水灯一致。八段数码管中八个LED发光体有两种接法：共阴极 和 共阳极。所谓共阴极，即8个LED灯的负极接在一起作为数码管的公共端，如下图。

对于共阴极数码管，公共极接地，其余对应极接高电平时，对应发光体被点亮。如上图，数码管将要显示数字7。
数码管内部原理图简化如下：

2. 使用方法及代码示例

假设数码管的a,b,c,d,e,f,g,dp分别接到了P0.0, P0.1, P0.2, P0.3, P0.4, P0.5, P0.6, P0.7则代码如下

（1）方法一：

以数字 "7"为例：

#include "reg52.h"

sbit smg_a = P0^0;
sbit smg_b = P0^1;
sbit smg_c = P0^2;
sbit smg_d = P0^3;
sbit smg_e = P0^4;
sbit smg_f = P0^5;
sbit smg_g = P0^6;
sbit smg_dp = P0^7;

void main(){
	smg_a = 1;		// 点亮a段
	smg_b = 1;		// 点亮b段
	smg_c = 1;		// 点亮c段
	smg_d = 0;		// 如下，其余全熄灭
	smg_e = 0;
	smg_f = 0;
	smg_g = 0;
	smg_dp = 0;
	while(1);
}

或者（仍以数字 "7"为例：）

#include "reg52.h"

sbit smg_a = P0^0;
sbit smg_b = P0^1;
sbit smg_c = P0^2;
sbit smg_d = P0^3;
sbit smg_e = P0^4;
sbit smg_f = P0^5;
sbit smg_g = P0^6;
sbit smg_dp = P0^7;

void main(){
	P0 = 0x00;	//熄灭全部
	smg_a = 1;	// 点亮a段
	smg_b = 1;	// 点亮b段
	smg_c = 1;	// 点亮c段
	while(1);
}

（2）方法二

以数字 "7"为例：

#include "reg52.h"

void main(){
	P0 = 0x07;	// 点亮a, b, c. 其余全熄灭
// 因为0x07对应二进制0b00000111。所以能点亮a, b, c. 其余全熄灭
	while(1);
}

以字母 "H" 为例：

#include "reg52.h"

void main(){
	P0 = 0x76;	// 点亮b, c, e, f, h. 其余全熄灭
// 因为0x76对应二进制0b01110110。所以能点亮b, c, e, f, h. 其余全熄灭
	while(1);
}

三、动态数码管 —— 同时显示多个数字

1. 为什么要引入动态数码管

为什么要引入动态数码管，而不是多个静态数码管同时工作来显示多位数字？
答：节省单片机IO口资源

2. ★动态数码管原理

原理：视觉暂留
如果你还不够了解动态数码管的原理，请认真阅读下边的一段话：

动态数码管显示是由两个操作完成的：控制显示何种图案 和 控制显示在哪一位上

---

显示多位数字的原理是，但数码管先将第一位数字显示出想要显示的目标数字。显示维持一段时间后将其熄灭，之后在很短时间内，数码管切换到第二位数字，再迅速将其点亮显示出目标数字。维持一段时间后再次将其熄灭，再切换到第三位数字上。以此类推...。这样数码管就 “同时” 显示出了多位数字。

那么具体怎么操作呢？我们拿下边的电路图来举例：

如果你认真阅读并理解了前文数码管的原理，那么你就不难理解下一句话：

控制显示在哪一位上，只需要控制电路顶端 LEDx电平的高低 即可。如LED7为低电平，其余的LEDx (x $\ne$ 7)为高电平即可使来自P0的数据显示在第二位数码管上。

那么我们如何控制LEDx电平的高低呢，需要结合电路图来分析，如果LEDx直接接到了单片机的IO口上，直接操作IO即可。除此之外，我们可以利用38译码器来在进一步节省单片机的IO口资源的前提下操纵LEDx的电平。请往下看：38译码器

3. 38译码器 —— 74HC138芯片的应用

38译码器，能使用3个IO口即可达到8个IO口的效果。
真值表，表示的是逻辑芯片的输入与输出的逻辑关系。74HC138的真值表（节选）如下：

例如我想要让LED2为低电平，其余LEDx (x $\ne$ 7) 均为高电平。则只需要Y1为低电平，剩余为高电平即可。查阅真值表发现（A3 = 0; A2 = 0; A1 = 1 ）即可。（0表示低电平，1表示高电平）.
因此，通过如下代码即可操作38译码器的输入端，进而控制LEDx。

例如：让LED2为低电平，其余LEDx (x $\ne$ 7) 均为高电平

#include "reg52.h"

sbit YMQ_A1 = P2^2;
sbit YMQ_A2 = P2^3;
sbit YMQ_A3 = P2^3;

...
	...
	YMQ_A1 = 0;
	YMQ_A2 = 0;
	YMQ_A3 = 1;
	...
...

下图为38译码器模拟器，蓝色为低电平，橙色为高电平。前边3个管脚1测表示输入。后边8个管脚一侧为输出。与真值表一致

事实上，38译码器的输入输出是有规律的。A3 A2 A1连起来看成一个二进制数。如果A3 = 1, A2 = 0, A1 = 1。组成二进制数字101，对应十进制5。则输出Y5为低电平，其余高电平。与真值表一致。

4. 使用方法及代码示例

效果为：数码管从左到右显示 0 1 2 3 4 5 6 7

#include "reg52.h"

typedef unsigned int u16;	  //对数据类型进行声明定义
typedef unsigned char u8;

sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;

u8 code smgduan[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
					0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//显示0~F的值

void delay(u16 i) {
	while(i--);	
}

void DigDisplay() {
	u8 i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		switch(i)	 //位选，选择点亮的数码管，
		{
		   case(0):
				LSA=1;LSB=1;LSC=1; break;//显示第0位
			case(1):
				LSA=0;LSB=1;LSC=1; break;//显示第1位
			case(2):
				LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//显示第2位
			case(3):	
				LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//显示第3位
			case(4):
				LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//显示第4位
			case(5):
				LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第5位
			case(6):
				LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//显示第6位
			case(7):
				LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//显示第7位	
		}
		P0=smgduan[i];//发送段码
		delay(100); //间隔一段时间扫描	
		P0=0x00;//消隐, 
	}
}

void main() {
	while(1) {	
		DigDisplay();  //数码管显示函数	
	}		
}