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51單片機控制的數碼管原理

圖文 更新时间:2024-12-05 11:17:23
1、數碼管的基本介紹

先給大家提供一張原理圖看一下,如圖1所示。

51單片機控制的數碼管原理(單片機數碼管顯示原理)1

圖1 數碼管原理圖

這是比較常見的數碼管的原理圖,我們闆子上一共有6隻數碼管。前邊有了LED小燈的學習,數碼管學習就會輕松的多了。從圖1能看出來,數碼管共有a,b,c,d,e,f,g,dp這8個段,而實際上,這8個段每一段都是一個LED小燈,所以數碼管就是由8個LED小燈所組成的。我們看一下數碼管内部結構圖。

51單片機控制的數碼管原理(單片機數碼管顯示原理)2

圖2 數碼管結構圖

數碼管分為共陽數碼管和共陰數碼管,所謂的共陰數碼管就是8隻LED小燈的陰極是接在一起的,也就是陰極是公共端,由陽極來控制小燈是否亮滅。同理,共陽數碼管就是陽極是接到一起的,大家可以仔細研究下圖1。細心的同學也會發現,數碼管上邊有2個com,實際上就是我們數碼管的公共端。為什麼有2 個,我個人認為,一方面有2個可以起到對稱的效果,剛好是10個引腳,另外一個方面,公共端通過的電流較大,我們初中就學過,并聯電路電流之和等于總電流,用2個com可以把公共電流平均到2個引腳上去,降低線路承受的電流。

從我們闆子的電路圖上能看出來,我們所用的數碼管是共陽數碼管,如圖所示。

51單片機控制的數碼管原理(單片機數碼管顯示原理)3

圖3 共陽數碼管電路

他們的com是接到了正極上,當然了,和LED小燈電路類似,也是由74HC138控制了三極管的導通來控制整個數碼管的電流,我們先來看DS1這個數碼管。原理圖上可以看出來,控制DS1的三極管是Q17,控制Q17的引腳是LEDS0,對應到74HC138上邊就是Y0端的輸出。

51單片機控制的數碼管原理(單片機數碼管顯示原理)4

圖4 74HC138控制圖

我們現在的目的是讓LEDS0這個引腳輸出低電平,相信大家現在可以獨立根據前邊學到的内容把ADDR0,ADDR1,ADDR2,ADDR3,ENLED這4個輸入狀态寫出來,現在大家不要偷懶,都去根據138的手冊去寫一下,不需要你記住這些結論,但是遇到就寫一次,鍛煉過幾次後,遇到同類芯片自己就知道如何去解決問題了。

數碼管通常是用來顯示數字的,我們闆子上的6個數碼管,習慣上我們稱之為6位,那控制位選擇的就是74HC138了。而數碼管内部的8個LED小燈我們稱之為數碼管的段,那麼數碼管的段選擇(即該段的亮滅)是通過P0口控制,經過74HC245驅動。

2、數碼管的真值表

數碼管的8個段,我們直接當成8個LED小燈來控制,那就是a、b、c、d、e、f、g、dp一共8個LED小燈。我們通過圖1可以輕而易舉的看出來,如果我們點亮b和c這兩個LED小燈,也就是數碼管的b段和c段,其他的所有的段都熄滅的話,就可以讓數碼管DS1顯示一個數字1,那麼這個時候實際上P0的值的二進制就是0b11111001,十六進制就是0xF9。那麼我們寫一個程序進去,看看讓數碼管顯示一下看看。

#include //包含寄存器的庫文件

sbit ADDR0 = P1^0;

sbit ADDR1 = P1^1;

sbit ADDR2 = P1^2;

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

void main()

{

unsigned char j = 0;

unsigned int i = 0;

ENLED = 0;

ADDR0 = 0;

ADDR1 = 0;

ADDR2 = 0;

ADDR3 = 1; //74HC138開啟三極管Q17

while(1) //程序死循環

{

P0 = 0xF9; //打開數碼管b和c段

}

}

大家把這個程序編譯一下,下載到單片機裡會發現,最右側的數碼管成功顯示1這個數字。

同樣的方法,我們可以把其他的數字都成功的在數碼管上顯示出來,而數碼管顯示的數字對應給P0的賦值,我們叫做數碼管的真值表。我們來列一下我們這個電路圖的數碼管真值表,注意,這個真值表裡顯示的數字都不帶小數點。

表1 數碼管真值表

數字

0

1

2

3

4

5

6

7

真值表

0xC0

0xF9

0xA4

0xB0

0x99

0x92

0x82

0xF8

數字

8

9

A

B

C

D

E

F

真值表

0x80

0x90

0x88

0x83

0xC6

0xA1

0x86

0x8E

大家可以把上邊那個數碼管顯示1的那個程序中的P0的賦值随便修改成我們表5-1中的真值表裡的數字試試看,把數碼管顯示的數字顯示出來。

3、數碼管的靜态顯示

從第三課我們學習74HC138以後,我們了解到74HC138同時一次隻能讓一個輸出口為低電平,也就是在一個時刻内,我們隻能讓一個數碼管顯示,始終選通數碼管并且可以根據我們的P0總線的信号來改變這個數碼管的值,我們可以理解為數碼管的靜态顯示。

數碼管靜态顯示是對應動态顯示而言的,靜态顯示對于一兩個數碼管還行,多個數碼管,靜态顯示實現的意義就沒有了。這節課我們先用一個數碼管的靜态顯示來實現一個簡單的秒表,為下節課的動态顯示打下基礎。

先來介紹一個51單片機的關鍵字code。我們前邊課程定義變量的時候,一般用到unsigned char或者unsigned int這兩個關鍵字,這樣定義的變量都是放在我們的單片機的RAM中,我們在程序中可以随意去改變這個變量的值。但是還有一種常數,我們在程序中要使用,但是卻不進行對這個值的改變,這種值我們可以加一個code關鍵字修飾一下,修飾完畢後,這個值就會存儲到我們的程序空間flash中,這樣可以大大節省我們單片機的RAM的使用量,畢竟我們的RAM空間比較小,而程序空間是很大的。比如我們現在要使用的數碼管真值表,我們來看一下我們下邊的這個程序。

#include //包含寄存器的庫文件

sbit LED = P0^0;

sbit ADDR0 = P1^0;

sbit ADDR1 = P1^1;

sbit ADDR2 = P1^2;

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

unsigned char code LedChar[] = {

0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,

0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8e

}; //用數組來存儲數碼管真值表,下一課詳細介紹數組

void main()

{

unsigned char counter = 0;

unsigned char j = 0;

ENLED = 0; ADDR0 = 0; ADDR1 = 0;

ADDR2 = 0; ADDR3 = 1; P0 = 0XFF; //74HC138和P0初始化部分

TMOD = 0x01; //設置定時器0為模式1

TH0 = 0xB8;

TL0 = 0x00; //定時值初值

TR0 = 1; //打開定時器0

while(1)

{

if(1 == TF0) //判斷定時器0是否溢出

{

TF0 = 0;

TH0 = 0xB8; //溢出後,重新賦值

TL0 = 0x00;

counter ;

if(50 == counter) //判斷定時器0溢出是否達到50次

{

counter = 0; //counter清0,重新計數

P0 = LedChar[j ]; //把數組裡的對應值送給P0

if(16 == j) //當顯示到F後,歸0重新開始

{

j = 0;

}

}

}

}

}

,

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