【51单片机】6-静态和动态控制数码管

1.什么是数码管

1.几方面看数码管

1. 外观

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第1张图片

2.作用

数码管是显示器件,用来显示数字的

3.分类

单个(1位),连排(2位,4位,8位)

2.工作原理

1.亮灭原理

其实是内部的照明LED

2.显示数字

原理:利用内部的LED的灯的亮和灭让外部的组成数字的笔画显示或者不显示,人看到就是不同的数字

3.共阳极和共阴极数码管

(1)驱动方法的差异:必须请求一个数码管内部的8颗LED是独立驱动的。如果8颗LED的正极连接在一起接到VCC上(负极分别接到单片机的不同引脚),这种接法叫共阳极【两端都接到VCC-->5V】

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第2张图片

如果8颗LED负极接到一起到GND(正极就分别接到单片机的不同引脚)就叫共阴极

两种接法都可以驱动数码管显示,但是用来显示的单片机程序不同(共阳极时单片机0是亮,共阴极时单片机的1是亮)

(2)驱动电路需求差异。数码管(其实就是LED灯)如果按照共阳极接法则单片机可以直接驱动显示。如果按照共阴极接法则单片机不能直接驱动,因为单片机的IO口提供的电流大小不能驱动数码管内部的LED显示,需要外部电路来提供一个大电流驱动的芯片来解决(之前的点亮LED灯中的74CH573就是这个作用)

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第3张图片

3.静态和动态数码管

(1)用途差异:

如果使用的LED少,则使用静态数码管

如果使用多个LED,则使用动态数码管

2.静态数码管的初步驱动

1.原理图分析

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第4张图片

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第5张图片

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第6张图片

2.接线

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第7张图片

(1)结论:单片机的P0端直接接到共阳极数码管的阴极。因为单片机输出0,则数码管亮,输出1数码管灭

3.编程点亮

(1)P0=0x0;   8段全亮

(2)p0=0xff;   8段全灭

(3)p0=0x0f   亮4段

#include


int main(){
	
	//静态数码管为全阳极,故全阳极要1才亮,0才灭。
	//所以另外一端,1为灭,0为亮
	//P0=0xff;//全部灭  1111 1111
	
	
	//P0=0x0;//全亮  0000 0000
	
	P0=0x0f;
}

4.验证原理图中数码管段是否正确

(1)数码管的8段实际上8个LED,分别对应IO端口的8个引脚叫(P0.0,P0.1。。。)那么谁对应谁呢??

(2)理论上可以分析原理图和接线方法去推测这个对应关系(数码管的段码),但是实际上理论分析的经常不对

(3)实战中一般些代码去测试

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第8张图片

#include

int main(){
	
	//测试数码管是否可以点亮
	//P0=0x00;//p0输出全0,数码管应该全亮【因为共阳极0表示亮】
	
	//测试数码管的段码
	P0=0xfe;//1111 1110 p00 输出0  实测对应a
	
	P0=0xfd;  //1111 1101  p01 输出0  实测对应b
	
}

5.思考:数码管如何显示数字

(1)数码管显示数字,其实就是让数码管亮对应的几段,其实就是让IO端口的相应引脚输出0(其余引脚输出1),其实对应应该8位二进制数。

(2)结论:P0端口输出应该合适的字节数,数码管就会显示相应的数字。每一个数字都会有应该对应的8位二进制数,关键就要得到这8位二进制数。

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3.静态数码管显示数字

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1.数字编码的获取

数字         数码管亮的LED         对应段码

0            abcdef                      1100 0000【因为共正极为0才亮,  g和dp不亮,则为1,二进制从左向右】

1             bc                        1111 1001

2            abged                       1010 0100 

3

4

5

6

7

8        

9                abcdfg                

A

b                bcdeg

c

E

F

2.编程验证

#include

int main(){
	
	P0=0xc0;//输出0
}

3.结论

(1)不同的数码管数字编码表(段码)是完全不同的

(2)同一个数码管接线方式不同编码表可能完全不同

(3)硬件确定后可以通过调试的方法来实验确定编码表。

4.让数码管依次显示0-9

1.笨方法

#include


void delay(){
	
	unsigned char i,j;
	for(i=0;i<200;i++){
		for(j=0;j<200;j++);
	}
	
}

void main(){
	
	while(1){
		P0=0xc0;
		delay();
		
		P0=0xf9;
		delay();
		
		
		P0=0xA4;
		delay();
		
		
		P0=0xb0;
		delay();
		
		
		P0=0x99;
		delay();
		
		
		
		P0=0x92;
		delay();
		
		
		P0=0x82;
		delay();
		
		
		
		P0=0xf8;
		delay();
		
		
		
		P0=0x80;
		delay();
		
		
		P0=0x90;
		delay();
		
		
		
		P0=0x88;
		delay();
		
		P0=0x83;
		delay();
		
		P0=0xc7;
		delay();
		
		P0=0xa1;
		delay();
		
		P0=0x86;
		delay();
	
	
		P0=0x8e;
		delay();
		}
}

2.升级方法:使用数组

int main(){
	
	unsigned char val[5]={0xc0,0xf9,0xA4,0xb0,0x99};
	unsigned char i=0;
	
	while(1){
		
		for(i=0;i<5;i++){
			P0=val[i];
			delay();
		}
		
	}
	
}

5.动态数码管

1.静态数码管驱动方式的缺陷

(1)优势:是驱动简单直接,好编程

(2)缺陷;每一个数码管需要1个端口,单片机的端口不够用

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第11张图片

解决方法:使用动态方式驱动多个数码管

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第12张图片

2.什么是动态数码管

1.动态数码管

(1)动态数码管中的原理与静态数码管的一致的。(共阴极或者共阳极)记住:数码管有2端:COM端和段码段。

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第13张图片

(2)段码端一侧还是接着单片机的一端

2.与静态数码管的区别

(3)COM(共极)接单片机的IO口,多个联排数码管的COM共同接应该IO端口

分析对比静态和动态数码管,发现本质区别:静态数码管中只要给了段码数码管就一定工作(显示只取决于段码端),动态数码管中段码段给了段码值后还需要COM端配合才能点亮数码管。

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第14张图片

共阴级输入高电平【输入1开亮】有效,共阳级输入低电平【输入0才亮】有效。

3.动态数码管如何工作

(1)在某一特实践段中,联排数码管中只有一个数码管在工作,其他均在休息(不工作)

一个输出段码的时候,其他7个数码管的段码也会被分配

(2)COM端选择哪一个数码管工作,段码端输出这个数码管要显示的数字的段码,延时;COM端选择下一个数码管工作,同时段码端改输出最高数码管要1显示的数字的段码;延时;COM端选择下一个数码管工作...

(3)快速切换工作的数码管,则人看到的是所有的数码管都在亮(其实亮度是比静态驱动低)

(4)动态数码管利用了人眼的视觉暂留。

要搞清楚2点:

第一:宏观上所有的数码管都是同时亮,所以人以为所有数码管同时工作,所以多个数码管可以合在一起来显示(比如1234567)

第二:微观上数码管是依次亮的,我们可以给不同的数码管送不同的段码,所以不同的数码管可以显示不同的数字。所以相当于8个数码管的显示是独立的。

6.动态数目管显示编程实战

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第15张图片

1. 实验得出数码管的段码表

(1)接线确定

段码端接P0,COM端接P1端口

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第16张图片

(2)COM端口选择

COM端口选择一个数码管亮【此时COM输入的是共阴极:共阴极0为亮,1为暗】:P1.0-p1.7 随便选一个输出0【输出0的亮】,其他输出1

(3)段码段给不同的值来测试得到段码表

第一步:先测试P0.0-p0.7和abcdefg.怎么对应的?

实验结论:P1.0对应最左边的一个数码管,P0.0对应a

#include

int main(){
	
	//P0端口是段码,P1端口是COM
	P1=0x0; // 1111 1110   P1.0 是低电平,其余是高电平
	
	//这样COM端的p1是低电平,段码端的P0是高电平,
	//所以形成电压差,故就判断P1.0是否会亮
	
	//共阴极数码管是COM端给0,段码端给1亮
	P0=0xff;  //1111 1111
}

第二步:想要输出数字“0”,则0   abcdef   0011 1111   0x3f

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第17张图片

想要在第三个管上显示数值“3”

步骤一:COM连接的是P1端口,此时COM是共阴极,故如果要亮则要输入0,灭则0【故P1=0xdf;    //1101 1111】

步骤二:段码端连接的是P0端口【控制亮什么数值】,所以我们输入1则亮,0为灭,此时我们要亮数值“3”,所以我们要输入【P0=0x4f;    //abcdg-->0100 1111 】

步骤三:接线

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第18张图片

2.8个联排数码管一起显示12345678

1.编程思路

先选中第一个数码管,然后段码端送1的段码,然后延时一会,然后切换选中第二个数码管,然后段码端送2的段码,然后延时一会,直到第8个数码管,显示完成一个周期,死循环这个周期

#include

/**
8个联排数码管一起显示12345678
*/

void delay(){
	
	unsigned int i,j;
	for(i=0;i<200;i++){
			for(j=0;j<200;j++);
	}
}

int main(){
	
	while(1){
		
		//P2是段码值,W全负极【0亮1灭】
		//此时要选中要执行哪一位数码管
		P1=0xfe;    //1111 1110
		P0=0x6;          //此时要此位显示数字“1”--->【1亮0灭】0000 0110
		delay();
		
		
		
		P1=0xfd;             //1111 1101
		P0=0x5b;          //此时显示数字“2”--->       0101 1011
		delay();
		
		
		P1=0xfb;        
		P0=0x4f;           
		delay();
		
		
		P1=0xf7;       
		P0=0x66;            
		delay();
		
		
		
		P1=0xef;        
		P0=0x6d;             
		delay();
		
		P1=0xdf;        
		P0=0x7d;             
		delay();
		
		P1=0xbf;       
		P0=0x07;             
		delay();
		
		P1=0x7f;        
		P0=0x7f;             
		delay();
	}
	
}

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第19张图片

2.实验结论

(1)延时时间太短,数字会闪动

(2)把时间改短后发现3个问题:第一个是亮的不够亮;第二个是暗的不够暗;第三个是其中的一个数字(1)显示明显有问题

(3)解决方案:在每一个数码管亮完要切换到下一个数码管时消隐【就是将LED全部消为0】

		P1=0xf7;       
		P0=0x66;            
		delay();
		//使得上下两个数值完全分割开
		P0=0x00;  //段码给全0让所有的段不亮,消影
		
		
		
		P1=0xef;        
		P0=0x6d;             
		delay();
		//使得上下两个数值完全分割开
		P0=0x00;  //段码给全0让所有的段不亮
		
		P1=0xdf;        
		P0=0x7d;             
		delay();
		//使得上下两个数值完全分割开
		P0=0x00;  //段码给全0让所有的段不亮

3.程序改良

把段码放在数组中去查数组

#include

/**
8个联排数码管一起显示12345678[数组方式]
*/

void delay(){
	
	unsigned int i,j;
	for(i=0;i<10;i++){
			for(j=0;j<10;j++);
	}
}

//使用数组的方式进行赋值
unsigned char duanma[16]={0x3f,0x6,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,
0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

unsigned char weima[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};

int main(){
	
	unsigned int i=0;
	
	while(1){
		for(i=0;i<8;i++){
			P1=weima[i];  //依次选中数码管1-8
			P0=duanma[i+3]; //依次显示数值“1-8”
			delay();
		}
	}
	
}

7. 74HC138译码器

1.为什么引入38译码器

1.38译码器的作用

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第20张图片

可以使用3个引脚(IO口)控制8路输出。-->节省了5个IO口

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第21张图片

2.用38译码器的意义

原来不用38译码器的时候,8个动态数码管一共使用2个IO端口(16个引脚),现在使用了38译码器后,我们可以用38译码器的3路输入来控制数码管的8路位码,这样总共只需要3+8=11个IO引脚就可以来驱动8个动态数码管,省了5个IO口

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第22张图片

2.38译码器(74HC138)的数据手册

https://www.findic.com/article/96046.html

1.重点是看懂真值表

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第23张图片

2.E1,E2,E3分别是什么意思

3.A0,A1,A2是编码端,Y0-Y7是输出端

8.使用38译码器驱动动态数码管

1.接线方式

(1)J1和J10连接起来

(2)38译码器上的3个输入端口分别跟IO端口连接起来【abc分别接上p1.0 p1.1 p1.2】--》注意点:这里不能使用P0端口,因为此时P0端口已经被动态数码管中使用了。

2.实验测定编码表

1.按照接线图分析

p1.0=0并且 p1.1=0 并且 p1.2=0 --此时十进制对应的是0 ->Y0为低电平,其余为高电平,因为此时对应的是动态数码管中的共阴极,所以0亮,1灭【0111 1111】

p1.0=1并且 p1.1=0 并且 p1.2=--0此时十进制对应的是1->所以此时对应的是Y1【1011 1111】

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第24张图片

【51单片机】6-静态和动态控制数码管_第25张图片

#include
/**

使用38译码器

	接线方法:
			1.P1.0对应A  P1.1对应B   p1.2对应C
			2. P0端口对应段码端
			3.P1端口对应的是38译码器输入电流的端口

*/
void delay(){
	
	unsigned int i,j;
	for(i=0;i<10;i++){
			for(j=0;j<10;j++);
	}
}

unsigned char duanma[16]={0x3f,0x6,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,
0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};


int main(){
	/*测试代码
	
	//P1=0x0;  //ABC=0--->Y0对应第一个数码管
	
	P1=0x1;  //ABC=100--->Y0对应第2个数码管
	
	P0=0x3f;  //0000 0001
	
	*/
	
	while(1){
		
		//段码
		P0=duanma[1];
		//位码
		P1=0x0;
		delay();
		P0=0x0;//消隐
		
		//段码
		P0=duanma[2];
		//位码
		P1=0x1;
		delay();
		P0=0x0;//消隐
		
		//段码
		P0=duanma[3];
		//位码
		P1=0x2;
		delay();
		P0=0x0;//消隐
		
		//段码
		P0=duanma[4];
		//位码
		P1=0x3;
		delay();
		P0=0x0;//消隐
		
		//段码
		P0=duanma[5];
		//位码
		P1=0x4;
		delay();
		P0=0x0;//消隐
		
		//段码
		P0=duanma[6];
		//位码
		P1=0x5;
		delay();
		P0=0x0;//消隐
		
		//段码
		P0=duanma[7];
		//位码
		P1=0x6;
		delay();
		P0=0x0;//消隐
		
		//段码
		P0=duanma[8];
		//位码
		P1=0x7;
		delay();
		P0=0x0;//消隐
		
	}
	
}

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