引言

數(shù)碼管（Seven-Segment Display）是一種常見(jiàn)的顯示設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電子時(shí)鐘、計(jì)算器、家電和其他數(shù)字設(shè)備中。數(shù)碼管由七個(gè)獨(dú)立的LED段組成，排列成一個(gè)類似數(shù)字“8”的形狀。通過(guò)控制這些LED段的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，可以顯示0到9的數(shù)字及一些字母和符號(hào)。同時(shí)也稱為L(zhǎng)ED數(shù)碼管。

數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的七段數(shù)碼管包括七個(gè)LED段，每個(gè)段用一個(gè)字母表示，從A到G。另外，有些數(shù)碼管還包括一個(gè)小數(shù)點(diǎn)（DP），被稱為八段數(shù)碼管，用于顯示小數(shù)或分隔不同的數(shù)字。

						  --A--			  --A--|     |		 |     |F     B		 F     B|     |		 |     |--G--			  --G--|     |		 |     |E     C		 E     C|     |		 |     |--D--			  --D-- ? DP

數(shù)碼管的工作原理

數(shù)碼管的每個(gè)段實(shí)際上是一個(gè)獨(dú)立的LED，通過(guò)控制各個(gè)LED的通斷狀態(tài)，可以組合成不同的字符。數(shù)碼管通常有兩種連接方式：共陽(yáng)極和共陰極。

1. 共陽(yáng)極數(shù)碼管：所有的LED陽(yáng)極（正極）連接在一起，通常接到電源正極。點(diǎn)亮某個(gè)段時(shí)，需將相應(yīng)的段的陰極（負(fù)極）接地 GND。
2. 共陰極數(shù)碼管：所有的LED陰極（負(fù)極）連接在一起，通常接地。點(diǎn)亮某個(gè)段時(shí)，需將相應(yīng)的段的陽(yáng)極（正極）接電源正極。

靜態(tài)數(shù)碼管

靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管的段選必須接一個(gè)8位數(shù)據(jù)線來(lái)保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持直到送入新字形碼為止。

電路圖

從資料中提供的電路圖可知，此開(kāi)發(fā)板靜態(tài)數(shù)碼管使用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管，如果使用共陰數(shù)碼管，為了不影響其他IO口的電流，要增加IO口的驅(qū)動(dòng)電路，單片機(jī)主要是用來(lái)控制的，如果要驅(qū)動(dòng)一些外部的設(shè)備，通常會(huì)使用專門(mén)的驅(qū)動(dòng)電路，比如74HC245芯片，74HC573芯片。

開(kāi)發(fā)板IO連接圖

代碼演示

控制靜態(tài)數(shù)碼管顯示數(shù)字0，即讓P0口端口輸出數(shù)字0的段碼0x3F（共陰，共陽(yáng)極取反即可）,其他數(shù)字可根據(jù)連接方式自行計(jì)算。

#include <REGX52.H>#define SMG_STATIC P0void main()
{SMG_STATIC = ~0x3f;while(1){}
}

---

動(dòng)態(tài)數(shù)碼管

動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示，也稱為動(dòng)態(tài)掃描顯示，是通過(guò)快速輪流點(diǎn)亮各個(gè)位數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。利用人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，使人感覺(jué)所有數(shù)碼管同時(shí)顯示不同的數(shù)字。

實(shí)現(xiàn)步驟

1. 段選和位選：將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，通過(guò)位選控制哪一位數(shù)碼管有效。
2. 輪流顯示：輪流向各個(gè)位數(shù)碼管送出字型碼和相應(yīng)的位選信號(hào)。由于切換速度很快，人眼無(wú)法分辨出切換過(guò)程，從而感覺(jué)所有數(shù)碼管同時(shí)顯示。
3. 消影處理：在切換位選信號(hào)之前，先將段選信號(hào)清零，防止殘影現(xiàn)象。

數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式

1. 單片機(jī)直接掃描：硬件設(shè)備簡(jiǎn)單，但會(huì)消耗大量的單片機(jī)CPU時(shí)間。
2. 專用驅(qū)動(dòng)芯片：內(nèi)部自帶顯存、掃描電路，單片機(jī)只需告訴它顯示什么即可。如：TM1640芯片、74HC595

電路圖

由電路圖可知，該開(kāi)發(fā)板的動(dòng)態(tài)數(shù)碼管是由兩個(gè)4位一體數(shù)碼管組成的，一共八個(gè)數(shù)碼管，它們的公共端單獨(dú)引出來(lái)，位選段全部并聯(lián)在一起，動(dòng)態(tài)進(jìn)行顯示，采用的是共陰極。

八個(gè)公共端同一個(gè)時(shí)刻，只有一個(gè)數(shù)碼管可以點(diǎn)亮，因?yàn)槲贿x段是并聯(lián)在一起的，所以即使有多個(gè)公共端同一個(gè)時(shí)刻被點(diǎn)亮，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)也是相同的?？梢岳萌搜垡曈X(jué)暫留和余暉效應(yīng)進(jìn)行延時(shí)操作即可！

動(dòng)態(tài)數(shù)碼管要搭配74H138模塊和74H245

• 74H138：一種常用的 3 線到 8 線譯碼器芯片，主要用于地址解碼、數(shù)據(jù)路由和邏輯控制。它可以將輸入的三位二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成八位的輸出，常用于單片機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展。即三個(gè)輸入端操作8個(gè)輸出端，具體操作方法可查看真值表。
  

  • 輸入端：A0、A1、A2 為三位二進(jìn)制加權(quán)地址輸入端口。
  • 輸出端：Y0 至 Y7 為八個(gè)輸出端口。
  • 使能端：E1 和 E2 為低有效，E3 為高有效。只有當(dāng) E1 和 E2 置低且 E3 置高時(shí)（默認(rèn)），芯片才會(huì)工作

• 74H245：一種常用的雙向總線緩沖器芯片，防止信號(hào)干擾?？梢詫⒏唠娖叫盘?hào)轉(zhuǎn)換為低電平信號(hào)，或?qū)⒌碗娖叫盘?hào)轉(zhuǎn)換為高電平信號(hào)，確保不同電平邏輯設(shè)備之間的兼容性。它能夠隔離不同總線之間的電平差異和噪聲干擾，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

開(kāi)發(fā)板IO連接圖

74H138的A0（A）與P22相連；A1（B）與P23相連；A2（C）與P24相連（真值表）

真值表

L表示0（低電平），H表示1（高電平）

代碼演示1

根據(jù)真值表操作第五個(gè)LED數(shù)碼管，顯示數(shù)字6，Init_Port()函數(shù)用于操作操作真值表，為了方便對(duì)比，這里保留了靜態(tài)數(shù)碼管的代碼。

#include <REGX52.H>#define SMG_STATIC P0void Init_Port()
{P2_2 = 0;P2_3 = 0;P2_4 = 1;
}void main()
{Init_Port();//顯示LED數(shù)碼管5SMG_STATIC = ~0x7d;P1 = 0x7d;while(1){}
}

代碼演示2

動(dòng)態(tài)數(shù)碼管延時(shí)循環(huán)顯示數(shù)字6，如果需要循環(huán)顯示數(shù)字1到數(shù)字8，定義數(shù)組即可。

#include <REGX52.H>#define SMG_STATIC P0void DelayXms(unsigned int xms)	//@12.000MHz
{unsigned char data i, j;while(xms){i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);xms--;}
}void Init_Port(unsigned char Location)
{switch(Location){case 1:P2_2 = 0;P2_3 = 0;P2_4 = 0;break;case 2:P2_2 = 1;P2_3 = 0;P2_4 = 0;break;case 3:P2_2 = 0;P2_3 = 1;P2_4 = 0;break;case 4:P2_2 = 1;P2_3 = 1;P2_4 = 0;break;case 5:P2_2 = 0;P2_3 = 0;P2_4 = 1;break;case 6:P2_2 = 1;P2_3 = 0;P2_4 = 1;break;case 7:P2_2 = 0;P2_3 = 1;P2_4 = 1;break;case 8:P2_2 = 1;P2_3 = 1;P2_4 = 1;break;}
}void main()
{unsigned char i;SMG_STATIC = ~0x7d;while(1){for(i = 1; i <= 8;i++){Init_Port(i);P1 = 0x7d;DelayXms(1000);}}
}

代碼演示3

利用余暉效應(yīng)，動(dòng)態(tài)持續(xù)的顯示數(shù)字1到8，P1 = 0x00; 這一行用于消影。消影的作用是防止數(shù)碼管顯示的殘影現(xiàn)象。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)你在多位數(shù)碼管上顯示不同的數(shù)字時(shí)，如果不及時(shí)清除前一個(gè)數(shù)字的顯示，可能會(huì)出現(xiàn)殘影，即前一個(gè)數(shù)字的部分段碼仍然亮著，影響當(dāng)前數(shù)字的顯示效果。通過(guò)在每次顯示完一個(gè)數(shù)字后，將 P1 置為 0x00，可以確保所有段碼都熄滅，從而避免殘影現(xiàn)象，確保每次顯示的數(shù)字都是清晰且正確的。

#include <REGX52.H>#define SMG_STATIC P0//共陰極數(shù)碼管顯示 0~F 的段碼數(shù)據(jù)
unsigned char gsmg_code[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};void DelayXms(unsigned int xms)	//@12.000MHz
{unsigned char data i, j;while(xms){i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);xms--;}
}void Init_Port(unsigned char Location)
{switch(Location){case 1:P2_2 = 0;P2_3 = 0;P2_4 = 0;break;case 2:P2_2 = 1;P2_3 = 0;P2_4 = 0;break;case 3:P2_2 = 0;P2_3 = 1;P2_4 = 0;break;case 4:P2_2 = 1;P2_3 = 1;P2_4 = 0;break;case 5:P2_2 = 0;P2_3 = 0;P2_4 = 1;break;case 6:P2_2 = 1;P2_3 = 0;P2_4 = 1;break;case 7:P2_2 = 0;P2_3 = 1;P2_4 = 1;break;case 8:P2_2 = 1;P2_3 = 1;P2_4 = 1;break;}
}void main()
{unsigned char i;SMG_STATIC = ~0x7d;while(1){for(i = 1; i <= 8;i++){Init_Port(i);P1 = gsmg_code[i];DelayXms(1);P1 = 0x00;//消影}}
}