5.3 數碼管的學習

LED小燈是一種簡單的LED，只能通過亮和滅來表達簡單的信息。這節課學習一種能表達更復雜信息的器件——LED數碼管。

5.3.1 數碼管的基本介紹

先提供一張數碼管原理圖，如圖5-2所示。

圖5-2 數碼管原理圖

這是比較常見的數碼管的原理圖，Kingst51開發板子上一共有6個數碼管。前邊有了LED小燈的學習，數碼管學習就會輕松的多了。從圖5-3可以看出，數碼管共有a、b、c、d、e、f、g、dp這么8個段，而實際上，這8個段每一段都是一個LED小燈，所以一個數碼管就是由8個LED小燈組成的。看一下數碼管內部結構的示意圖，如圖5-3。

圖5-3 數碼管結構示意圖

數碼管分為共陽和共陰兩種，共陰數碼管就是8只LED小燈的陰極是連接在一起的，陰極是公共端，由陽極來控制單個小燈的亮滅。同理，共陽數碼管就是陽極接在一起。圖5-2的數碼管上邊有2個com，這就是數碼管的公共端。為什么有2個呢，一方面是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，初中物理知識有講，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，降低單條線路承受的電流。

從開發板的電路圖上能看出來，所用的數碼管都是共陽數碼管，一共有6個，如圖5-4所示。

圖5-4 Kingst51數碼管電路

6個數碼管的com都是接到了正極上，當然了，和LED小燈電路一樣，也是由74HC138控制三極管的導通來控制整個數碼管的使能。先來看最右邊的DS1這個數碼管，原理圖上可以看出，控制DS1的三極管是Q17，控制Q17的引腳是LEDS0，對應到74HC138上的就是U3的Y0輸出，如圖5-5所示。

圖5-5 74HC138控制圖

點亮DS1這個數碼管首先要讓LEDS0這個引腳輸出低電平，相信讀者現在可以根據前邊學過的知識獨立把ADDR0、ADDR1、ADDR2、ADDR3、ENLED這4個所需輸入的值寫出來了，真正根據74HC138的手冊實際操作一次，不需要記住這些結論，但是只要遇到根據手冊資料寫一次，慢慢遇到同類芯片就知道如何去解決問題了。

數碼管通常是用來顯示數字的，板子上有6個數碼管，習慣上稱之為6位，那控制位選擇的就是74HC138了。而數碼管內部的8個LED小燈稱之為數碼管的段，數碼管的段選擇（即該段的亮滅）是通過P0口控制。

5.3.2 數碼管的真值表

數碼管的8個段，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。通過圖5-2可以看出，如果點亮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，就可以讓數碼管顯示出一個數字1，那么這個時候實際上P0的值就是0b11111001，十六進制就是0xF9。那么寫一個程序進去，來看一看數碼管顯示的效果。

#include

sbit ADDR0 = P1^0;

sbit ADDR1 = P1^1;

sbit ADDR2 = P1^2;

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

void main()

{

ENLED = 0; //使能U3，選擇數碼管DS1

ADDR3 = 1;

ADDR2 = 0;

ADDR1 = 0;

ADDR0 = 0;

P0 = 0xF9; //點亮數碼管段b和c

while (1);

}

把這個程序編譯一下，并下載到單片機中，就可以看到程序運行的結果是在最右側的數碼管上顯示了一個數字1。

用同樣的方法，可以把其他的數字字符都在數碼管上顯示出來，而數碼管顯示的數字字符對應給P0的賦值，叫做數碼管的真值表。來列一下Kingst51開發板電路圖的數碼管真值表，注意，這個真值表里顯示的數字都不帶小數點的，如表5-7。

表5-7 數碼管真值表

可以把上邊那個用數碼管顯示數字1程序中的P0的賦值隨便修改成表5-7真值表中的數值，看看顯示的數字的效果。

5.3.3 數碼管的靜態顯示

在第3章學習了74HC138，了解到74HC138在同一時刻只能讓一個輸出口為低電平，也就是說在一個時刻內，只能使能一個數碼管，并根據給出的P0的值來改變這個數碼管的顯示字符，可以將此理解為數碼管的靜態顯示。

數碼管靜態顯示是對應動態顯示而言，靜態顯示對于一兩個數碼管還行，多個數碼管，靜態顯示實現的意義就沒有了。這節課先用一個數碼管的靜態顯示來實現簡單的秒表，為下節課的動態顯示打下基礎。

51單片機的C語言編程有一個關鍵字code。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單片機的RAM中，程序中可以隨意去改變這些變量的值。但是還有一種數據，在程序中要使用，但是卻不會改變它的值，定義這種數據時可以加一個code關鍵字修飾一下，這個數據就會存儲到單片機的程序空間Flash中，這樣可以大大節省單片機的RAM的使用量，畢竟單片機RAM空間比較小，而程序空間則大的多。那么現在要使用的數碼管真值表，只會使用它們的值，而不需要改變它們，就可以用code關鍵字把它放入Flash中了，具體程序代碼如下。

#include

sbit ADDR0 = P1^0;

sbit ADDR1 = P1^1;

sbit ADDR2 = P1^2;

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

//用數組來存儲數碼管的真值表，數組將在下一章詳細介紹

unsigned char code LedChar[] = {

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

0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E

};

void main()

{

unsigned char cnt = 0; //記錄T0中斷次數

unsigned char sec = 0; //記錄經過的秒數

ENLED = 0; //使能U3，選擇數碼管DS1

ADDR3 = 1;

ADDR2 = 0;

ADDR1 = 0;

ADDR0 = 0;

TMOD = 0x01; //設置T0為模式1

TH0 = 0xB8; //為T0賦初值0xB800

TL0 = 0x00;

TR0 = 1; //啟動T0

while (1)

{

if (TF0 == 1) //判斷T0是否溢出

{

TF0 = 0; //T0溢出后，清零中斷標志

TH0 = 0xB8; //并重新賦初值

TL0 = 0x00;

cnt++; //計數值自加1

if (cnt >= 50) //判斷T0溢出是否達到50次

{

cnt = 0; //達到50次后計數值清零

P0 = LedChar[sec]; //當前秒數對應的真值表中的值送到P0口

sec++; //秒數記錄自加1

if (sec >= 16) //當秒數超過0x0F(15)后，重新從0開始

{

sec = 0;

}

}

}

}

}


審核編輯 黃宇