【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

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】。

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）

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

2.接线

（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<reg51.h>


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

#include<reg51.h>

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。

3.静态数码管显示数字

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<reg51.h>

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<reg51.h>


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

解决方法：使用动态方式驱动多个数码管

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。

（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。

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

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

（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<reg51.h>

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

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

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<reg51.h>

/**
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();
	}
	
}

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<reg51.h>

/**
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

可以使用3个引脚（IO口）控制8路输出。-->节省了5个IO口

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

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

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】

#include<reg51.h>
/**

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
		
	}
	
}