51單片機(jī)學(xué)習(xí)之4-數(shù)碼管

一、數(shù)碼管工作原理

數(shù)碼管顯示亮度高，響應(yīng)速度快，可以在一些比較差的環(huán)境中使用。有1位、2位、4位、8位連體等。。。也有專用于顯示時間的數(shù)碼管。

如圖，一位數(shù)碼管由8個二極管構(gòu)成，7個構(gòu)成“日”字型，１個是小圓點。分共陰和共陽。共陰：所有二極管的負(fù)極連接在一起，接到電源負(fù)極。共陽：所有二極管的正極連接在一起，接到電源正極。（圖（a）引腳畫錯了。）

驅(qū)動的原理都很簡單，如共陽型數(shù)碼管的驅(qū)動。圖（b）右邊的電路圖可以看出，所有的二極管正極都接在電源正極，a、b、c、d、e、f、g、dp都接在單片機(jī)的IO口上，在《51單片機(jī)復(fù)習(xí)筆記1》：http://www.51hei.com/mcu/2111.html中介紹過驅(qū)動二極管的原理，所以這里只需要在相應(yīng)的二極管負(fù)極給低電平即可讓相應(yīng)的二極管發(fā)光。

這里補(bǔ)充一下，為什么給高電平二極管就不亮，給低電平就亮呢。因為單片機(jī)是TTL電平，也就是說高電平即輸出5V，低電平就不輸出電壓0V，二極管的正極接在電源的正極那就是5V，那么二極管的負(fù)極如果也給高電平的話，那么就相當(dāng)于在二極管的負(fù)極也接到了5V，二極管兩端都是5V沒有電勢差，就相當(dāng)于沒有通電一樣，自然不會發(fā)光。給低電平即0V，那么二極管就有一個5V的電勢差且是正向偏置，二極管自然就發(fā)光了，共陰型恰好相反。

看下圖（設(shè)共陽型），假如我們要讓數(shù)碼管顯示‘1’，那么只需要給b、c段的二極管低電平，其他為高電平即可讓數(shù)碼管顯示‘1’。假如我們要讓數(shù)碼管顯示‘2’，那么只給a、b、g、e、d低電平即可讓數(shù)碼管顯示‘2’。要顯示什么，只給相應(yīng)的發(fā)光二極管低電平即可。

那么在實際編程中應(yīng)該怎么寫程序呢。

我們將a、b、c、d、e、f、g、dp八個引腳接到單片機(jī)的P1口，P1^0←a、P1^1←b.....P1^7←dp。畫紅框的是低四位。那么如果要顯示2。

P1^0=a=0、P1^1=b=0、P1^6=g=0、P1^4=e=0、P1^3=d=0

剩余的為1那么就是：10100100=0xA4

程序代碼中將0xA4賦值給P1即可，如P1=0xA4;看圖。

由于數(shù)碼管需要占用單片機(jī)的IO口很多，所以一般會搭配74HC573芯片來擴(kuò)展IO口。《51單片機(jī)復(fù)習(xí)筆記1》有介紹該芯片的使用方法。驅(qū)動原理一樣。

數(shù)碼管顯示方式有兩種：

靜態(tài)顯示：其實和上面一樣，如P1=0xA4;那么P1一直維持0xA4那么數(shù)碼管的每一段二極管的狀態(tài)都會保持字形不變。變動P1的電平狀態(tài)才會改變新字形。優(yōu)點是占用CPU時間少。缺點是占用IO口多硬件設(shè)計復(fù)雜，特別是控制多位數(shù)碼管時尤為占用IO口，成本較高。

動態(tài)顯示：動態(tài)其實就是利用發(fā)光二極管的余暉和人眼視覺暫留作用?？刂贫辔粩?shù)碼管時，將所有數(shù)碼管的段選并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪位數(shù)碼管接受段選編碼。如下圖一樣。

例如：

P0組是并聯(lián)所有數(shù)碼管的段選。P2^6、P2^7選擇哪位數(shù)碼管。我要顯示520，那么首先選中第一位數(shù)碼管，然后送數(shù)字5的段編碼控制段選的P0口。

然后再選中第二位數(shù)碼管，再送數(shù)字2的段選編碼給P0，這時候第一位數(shù)碼管雖然斷電，但是二極管并沒有瞬間熄滅，所以還有余暉保持字形。
繼續(xù)再選中第三位數(shù)碼管送數(shù)字0的段選編碼給P0，這時候第一、第二位數(shù)碼管雖然都斷電，但由于切換速度太快，余暉仍沒有完全熄滅就造成三位數(shù)碼管同時顯示不同的數(shù)字字型的假象。