【51单片机】（三）数码管（原理，静态、动态显示）

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一.数码管基础知识

四位一体数码管：

数码管电路原理：

与之有关的元件——“138译码器”：

①想要点亮一个数码管并让其显示数字，我们需要操作两个端口，给两个端口不同的电平。我们的单片机数码管上端是共阴极的，所以发光的条件是上端赋予低电平，下端赋予高电平。
【通俗理解：上方LED端口选择要点亮哪一个数码管；下方abcdefg端口确定点亮什么数字。】

（1）数码管上方有8个接口LED1~8，分别对应接到“译码器”的右输出端。译码器的左端连接单片机的3个P2口。（具体如何用三个P2口控制8个LED输出口，后面会单独讲解）
（2）每一体数码管下方引出abcdefg和dp共八个接口，分别对应点亮一个LED长条（图中有标注）或是小数点，点亮几个就可以组合成一个数字。这八个接口接到74HC245缓冲器的右输出端，而74HC245的左端连接单片机的8个P0口。74HC245左右端一一对应（A0-B0，A1-B1……）。
（缓冲器是用来提高单片机驱动能力的一个元件，VCC可以增强信号强度）

比如我现在想让LED6数码管发出“3”的数字。那么，上方接口所赋予的电平情况应该是（从左往右）1101 1111；下方接口接通abcdg，应该是（从左往右）1111 0010。但是，

我们在缓冲器左端传入的二进制必须从高位往低位读取。

比如，现在从左往右端口是1111 0010，但是P0输入端输入的是0100 1111，也就是P0=0x4F。

为了方便，这里总结数码管段码表：

②数码管静态显示时，只能让其中一个数码管发光。也就是说，在同一时间，上端接口只能保证有一个输入0。（具体原因见“译码器”工作方法）

③译码器工作方法：

左端输入端输入的信号按CBA排序，组成一个三位的二进制数，再将这个二进制数转化为十进制数，这个十进制数对应右端输出端的下标，这个输出端将会输出低电平。

比如输入：A : 0 、B : 1 、C : 1，排序为110，转十进制为6，Y6口（对应LED7）将会输出低电平，其他端口均输出高电平。

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二.数码管静态显示

根据之前的讲解，不难写出代码了：
这个代码可以让数码管LED3显示数字“3”。

#include
void main()
{
	    P2_4=0; P2_3=1; P2_2=0; //CBA:010
		P0=0x4F;  //OUTPUT 3:abcdg -> 1111 0010 -> 0100 1111 -> 0x4F
		while(1)
		{
		}
}

为了方便操作，我们将数码管每一个位置的数字显示封装在函数中。
①首先，使用段码表，初始化一个数组NixieTable，后面可以直接调用，显示数字。
②其次用分支语句写出所有数码光发光的情况。（P2端口）

void Nixie(int LED,int number)   
{
		char NixieTable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71,0x00}
		switch(LED)   //CBA
		{	
			case 1: P2_4=0; P2_3=0; P2_2=0; break;
			case 2: P2_4=0; P2_3=0; P2_2=1; break;
			case 3: P2_4=0; P2_3=1; P2_2=0; break;
			case 4: P2_4=0; P2_3=1; P2_2=1; break;
			case 5: P2_4=1; P2_3=0; P2_2=0; break;
			case 6: P2_4=1; P2_3=0; P2_2=1; break;
			case 7: P2_4=1; P2_3=1; P2_2=0; break;
			case 8: P2_4=1; P2_3=1; P2_2=1; break;
		}
		
		P0=NixieTable[number];
}

当然，我们可以把函数改的人性化一些。内部LED1~8序号是从右往左的，我们在写函数的时候，可以反一反。

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三.数码管动态显示

由于数码管在同一时间只能静态显示一个数字，那么如果我们让多个数字同时显示，该怎么办呢？

我们可以让这些LED按顺序以极高的频率快速闪烁，在人眼看来就是同时显示。

有了这样的方法，我们先付诸实践：（略去函数部分）

void main()
{
		while(1)
		{
			   Nixie(1,1);
			   Nixie(2,2);
			   Nixie(3,3);
		}
}

但是，实际上的效果却是：虽然显示了321，但是每个数字不该点亮的灯条会有一些模糊的光泛出：

这显然是不符合我们的预期的。原因是单片机在操作“段选->位选”的时候，速度很快，可能会篡位，导致顺序错乱。

于是，我们在数码管动态显示时，还必须完成一步“消影”操作。

在Nixie函数中，每一次“位选->段选”操作完，在极短的时间之内，完成将P0清零(P0=0x00;)的操作。

void Nixie(int LED,int number)   
{
		char NixieTable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71,0x00};
		switch (LED)   //CBA
		{	
			case 1: P2_4=0; P2_3=0; P2_2=0; break;
			case 2: P2_4=0; P2_3=0; P2_2=1; break;
			case 3: P2_4=0; P2_3=1; P2_2=0; break;
			case 4: P2_4=0; P2_3=1; P2_2=1; break;
			case 5: P2_4=1; P2_3=0; P2_2=0; break;
			case 6: P2_4=1; P2_3=0; P2_2=1; break;
			case 7: P2_4=1; P2_3=1; P2_2=0; break;
			case 8: P2_4=1; P2_3=1; P2_2=1; break;
		}
		
		P0=NixieTable[number];
		Delay(100);   //<----------------------
		P0=0x00;     //<-----------------------
}

这样执行之后，就不会出现残影了。