2019-09-26静态和动态控制数码管
1.什么是数码管
1.1、几方面看数码管
（1）外观
（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）、联排（2位、4位、8位）
1.2、工作原理
（1）亮灭原理：其实就是内部的照明LED
（2）显示数字（甚至文字）原理：利用内部的LED的亮和灭让外部的组成数字的笔画显示或者不显示，人看到的就是不同的数字。
1.3、共阳极和共阴极数码管
（1）驱动方法的差异。必须清楚一个数码管内部的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），这种接法就叫做共阳极。反之如果8颗LED负极接在一起然后接到GND（正极就分别接到单片机的不同引脚）就叫做共阴极。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1是亮）
（2）驱动电流需求差异。数码管（其实就是LED）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显示，因为单片机的IO提供的电流大小不够驱动数码管内部的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（74HC573芯片就是起的这个作用）。
1.4、静态和动态数码管
（1）用途差异：买数码管的时候是没有分动态还是静态的，因为动静只是接法，一般单个的使用静态数码管，联排的使用动态数码管。
（2）电路接法差异
2.静态数码管的初步驱动
2.1、原理图分析
2.2、接线
结论：单片机的P0端口直接接到共阳极数码管的阴极，因此单片机输出0则数码管亮，输出1数码管灭。
2.3、编程点亮
（1）P0 = 0x0; // 8段全亮
（2）P0 = 0xff; // 8段全灭
（3）P0 = 0x0f; // 4段亮4段灭
#include <reg51.h>
void main(void)
{
// 8段全亮
P0 = 0x0;
// 8段全灭
P0 = 0xff;
// 4段亮4段灭
P0 = 0x0f;
}
2.4、验证原理图中数码管段号是否正确
（1）数码管的8段实际是8个LED，分别对应IO端口P0的8个引脚（P0.0、P0.1……P0.7），那么谁对谁呢？
（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）实战中一般都是自己写代码去测试的
#include <reg51.h>
void main(void)
{
P0 = 0xfe; //11111 110 P0.0输出0 实测对应a
P0 = 0xfd; //11111101 P0.1输出0 实测对应b
P0 = 0xfb; //11111011 P0.2输出0 实测对应c
P0 = 0xf7; //11110111 P0.3输出0 实测对应d
P0 = 0xef; //11101111 P0.4输出0 实测对应e
P0 = 0xdf; //11011111 P0.5输出0 实测对应f
P0 = 0xbf; //10111111 P0.6输出0 实测对应g
P0 = 0x7f; //01111111 P0.7输出0 实测对应dp
}
注意：P0端口的8个二进制位中，高位对应P0.7，低位对应P0.0。
2.5、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相应的几个段。其实就是让IO端口的相应引脚输出0（其余引脚输出1），其实就对应一个8位的二进制数。
（2）结论就是：P0端口输出一个合适的字节数（二进制数），数码管就会显示相应的数字，每个数字都会有一个对应的8位二进制数，关键就是要得到这8位二进制数。
3.静态数码管显示数字
3.1、数字编码（段码）的获取
| 数字 | 数码管亮的LED | 段码 | 十六进制 |
|---|---|---|---|
| 0 | abcdef | 11000000 | 0xc0 |
| 1 | bc | 11111001 | 0xf9 |
| 2 | abdeg | 10100100 | 0xA4 |
| 3 | abcdgh | 10110000 | 0xb0 |
| 4 | bcfg | 10011001 | 0x99 |
| 5 | acdfg | 10010010 | 0x92 |
| 6 | acdefg | 10000010 | 0x82 |
| 7 | abc | 11111000 | 0xf8 |
| 8 | abcdefg | 10000000 | 0x80 |
| 9 | abcdfg | 10010000 | 0x90 |
| A | abcefg | 10001000 | 0x88 |
| B | cdefg | 10000011 | 0x83 |
| C | adef | 11000110 | 0xc6 |
| D | bcdeg | 10100001 | 0xA1 |
| E | adefg | 10000110 | 0x86 |
| F | aefg | 10001110 | 0x8e |
3.2、结论
（1）不同的数码管数字编码表完全可能不同
（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到f
4.1、笨办法：分状态
#include <reg51.h>
void delay(void)
{
unsigned char i, j, k;
for (i=0; i<100; i++)
for (j=0; j<100; j++)
for (k=0; k<30; k++);
}
void main(void)
{
while (1)
{
P0 = 0xc0; // 0
delay();
P0 = 0xf9; // 1
delay();
P0 = 0xA4; // 2
delay();
P0 = 0xb0; // 3
delay();
P0 = 0x99; // 4
delay();
P0 = 0x92; // 5
delay();
P0 = 0x82; // 6
delay();
P0 = 0xf8; // 7
delay();
P0 = 0x80; // 8
delay();
P0 = 0x90; // 9
delay();
P0 = 0x88; // A
delay();
P0 = 0x83; // B
delay();
P0 = 0xc6; // C
delay();
P0 = 0xA1; // D
delay();
P0 = 0x86; // E
delay();
P0 = 0x8e; // F
delay();
}
}
4.2、好方法：利用数组
#include <reg51.h>
void delay(void)
{
unsigned char i, j, k;
for (i=0; i<100; i++)
for (j=0; j<100; j++)
for (k=0; k<30; k++);
}
void main(void)
{
unsigned char val[16] = {0xc0, 0xf9, 0xA4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8,
0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xc6, 0xA1, 0x86, 0x8e};
unsigned char i = 0;
while (1)
{
for (i=0; i<16; i++)
{
P0 = val[i];
delay();
}
}
}
5.动态数码管
5.1、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）缺陷是每个数码管需要1个端口，单片机的端口不够用
解决办法：使用动态方式驱动多个数码管
5.2、什么是动态数码管
（1）数码管还是原来的数码管（共阳极或共阴极均可）
（2）段码一侧还是接一个单片机端口
（3）COM（共极）接单片机一个IO口（8对8），多个联排数码管的COM共同接一个IO端口（8对1）
5.3、动态数码管如何工作
（1）在某一特定时间段中，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）
（2）COM端选择哪个数码管工作，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……
（3）快速切换工作的数码管，则人看到的效果是所有的数码管都在亮（其实亮是比静态驱动低的）。
（4）动态数码管利用了人眼的视觉暂留
（5）搞清楚2点：
①第一，宏观上所有的数码管都是同时亮的，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：显示12345678）
②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。
6.动态数码管显示编程实战1
目标：先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
（2）COM端选择一个数码管亮：P1.0~P1.7随便选1个输出0，其余输出1
（3）段码端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？
实验测试结论：P1.0对应最左边一个数码管、P0.0对应a
| 数字 | 数码管亮的LED | 段码 | P1十六进制 |
|---|---|---|---|
| 0 | abcdef | 00111111 | 0x3f |
| 1 | bc | 00000110 | 0x06 |
| 2 | abdeg | 01011011 | 0x5b |
| 3 | abcdgh | 01001111 | 0x4f |
| 4 | bcfg | 01100110 | 0x66 |
| 5 | acdfg | 01101101 | 0x6d |
| 6 | acdefg | 01111101 | 0x7d |
| 7 | abc | 00000111 | 0x07 |
| 8 | abcdefg | 01111111 | 0x7f |
| 9 | abcdfg | 01101111 | 0x6f |
| A | abcefg | 01110111 | 0x77 |
| B | cdefg | 01111100 | 0x7c |
| C | adef | 00111001 | 0x39 |
| D | bcdeg | 01011110 | 0x5e |
| E | adefg | 01111001 | 0x79 |
| F | aefg | 01110001 | 0x71 |
第二步：编程实践
#include <reg51.h>
void main(void)
{
// P0端口是段码，P1端口是COM
P1 = 0xfe; // 11111110 P2.0是低电平，其余都是高电平
// 共阴极数码管是COM端给0，段码端给1亮
P0 = 0x3f;
}
7.动态数码管显示编程实战2
目标：8个联数码管一起显示12345678
（1）编程思路：先选中第1个数码管，然后段码端发送1的段码，然后延时一会儿，然后切换选中第2数码管，然后段码端发送2的段码，然后延时一会儿；直到第8个数码管显示完为一个周期，死循环这个周期。
（2）实现结论：
①延时时间太长，数字会动
②把时间改短后发现有3个问题：第一个是亮的不够亮，第二个是暗的不够暗，第三个是其中一个数字（1）显示明显有问题。解决方案就是在每个数码管亮完要切换下一个数码管时消隐。数码管显示消隐原理：http://c.biancheng.net/cpp/html/1887.html
#include <reg51.h>
void delay(void)
{
unsigned char i, j;
for (i=0; i<10; i++)
for (j=0; j<10; j++);
}
void main(void)
{
while (1)
{
P2 = 0xfe; // 11111110
P0 = 0x06; // 1的段码
delay();
P0 = 0x0; // 消隐作用
P2 = 0xfd; // 11111101
P0 = 0x5b; // 2的段码
delay();
P0 = 0x0;
P2 = 0xfb; // 11111011
P0 = 0x4f; // 3的段码
delay();
P0 = 0x0;
P2 = 0xf7; // 11110111
P0 = 0x66; // 4的段码
delay();
P0 = 0x0;
P2 = 0xef; // 11101111
P0 = 0x6d; // 5的段码
delay();
P0 = 0x0;
P2 = 0xdf; // 11011111
P0 = 0x7d; // 6的段码
delay();
P0 = 0x0;
P2 = 0xbf; // 10111111
P0 = 0x07; // 7的段码
delay();
P0 = 0x0;
P2 = 0x7f; // 01111111
P0 = 0x7f; // 8的段码
delay();
P0 = 0x0;
}
}
③代码改良：数组管理
#include <reg51.h>
void delay(void)
{
unsigned char i, j;
for (i=0; i<10; i++)
for (j=0; j<10; j++);
}
void main(void)
{
unsigned char duanma[16] = { 0x3f, 0x06, 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};
while (1)
{
unsigned char i = 0;
for (i=0; i<8; i++)
{
P2 = weima[i]; // 依次选择数码管1-8
P0 = duanma[i+1]; // 依次显示1-8
delay();
P0 = 0x0; // 消隐作用
}
}
}
8.38译码器介绍
8.1、为什么引入38译码器
（1）38译码器的作用：用3个IO口来控制8路输出。
（2）用38译码器驱动数码管的意义：原来不用38译码器时，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个动态数码管了，省了5个IO口。
8.2、74LS138的数据手册
（1）重点看懂真值表
74LS138真值表
L看做是0，H看做是1
（2）G1和G2A G2B三个是使能引脚
（3）ABC是编码端，Y0-Y7是输出端
9.使用38译码器驱动动态数码管
9.1、接线方式确定
（1）J51和J16连接起来
（2）ABC分别接P1.0、P1.1、P1.2三个
9.2、实验测定编码表
（1）按照接线图分析，P1.0=0且P1.1=0且P1.2=0时Y0为低，对应第1个数码管亮；P1.0=1且P1.1=0且P1.2=0时Y0为低，对应第2个数码管亮。
#include <reg51.h>
void delay(void)
{
unsigned char i, j;
for (i=0; i<10; i++)
for (j=0; j<10; j++);
}
void mian(void)
{
// 测试
/*
P1 = 0x0; // ABC=000 → Y0 → 第1个数码管
P1 = 0x1; // ABC=100 → Y1 → 第2个数码管
P1 = 0x7; // ABC=111 → Y7 → 第7个数码管
*/
unsigned char duanma[16] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f,
0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};
unsigned char weima[8] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
while (1)
{
unsigned char i = 0;
for (i=0; i<8; i++)
{
P1 = weima[i]; // 依次选择数码管1-8
P0 = duanma[i+3]; // 依次显示3-a
delay();
P0 = 0x0;
}
}
}
