8051单片机实战分析（以STC89C52RC为例） | 05 - 静态数码管驱动

Posted 2021-07-14 Neutionwei

1 数码管介绍

数码管是给我们展示数据或者信息的电子器件，它是最原始以及成本比较低。以下是数码管的实物图：

1.1 数码管的段选与位选

以下是数码管的每一段所对应的位置：

从图可以看出来，数码管共有 a、b、c、d、e、f、g、dp 这么 8 个段，而实际上，这 8 个段每一段都是一个 LED 小灯，所以一个数码管就是由 8个 LED 小灯组成的。注意 dp 这个段，它是表示一个小数点！我们看一下数码管内部结构的示意图：

数码管分为共阳和共阴两种：

• 共阴数码管就是 8 只 LED 小灯的阴极是连接在一起的，阴极是公共端，由阳极来控制单个小灯的亮灭。
• 同理共阳数码管就是阳极接在一起。

看到这里我们就不难猜出，所谓的段选就是选择要点亮数码管中 a、b、c、d、e、f、g、dp 哪些段。

我们假设有多个这样的数码管，例如本文原理图中这样：

该图中的 LED8、LED7、LED6、LED5、LED4、LED3、LED2、LED1 网络标签都是数码管的公共端口 COM，位选指的就是这里，你可以认为里面有8个数码管，在你选择好段选之后，给某个 COM 网络进行选择就相当于选择点亮某个数码管。

下面以一个例子说明：

假设我要在上图从左往右第3个数码管显示“0”，那么“0”对应段选就是点亮 a、b、c、d、e、f，对于共阴数码管，它的表示如下：

数字	dp段	g段	f段	e段	d段	c段	b段	a段	二进制表示	十六进制表示
0	0	0	1	1	1	1	1	1	0b00111111	0x3f

假设P0端口连接到数码管的各个段，那么给P0端口写入0x3f，再给LED6网络端口置为0电平即可。

相反地，共阳数码管把共阴数码管的位选反转一下：

数字	dp段	g段	f段	e段	d段	c段	b段	a段	二进制表示	十六进制表示
0	1	1	0	0	0	0	0	0	0b11000000	0xc0

给P0端口写入0xc0，再给LED6网络端口置为1。

1.2 数码管的段选表格

前面我们学习了“0”的表示，下面列出共阴数码管与共阳数码管的表格：

① 共阴数码管表格：

unsigned char code LedChar[]={
	0x3F,  //"0"
    0x06,  //"1"
    0x5B,  //"2"
    0x4F,  //"3"
    0x66,  //"4"
    0x6D,  //"5"
    0x7D,  //"6"
    0x07,  //"7"
    0x7F,  //"8"
    0x6F,  //"9"
    0x77,  //"A"
    0x7C,  //"B"
    0x39,  //"C"
    0x5E,  //"D"
    0x79,  //"E"
    0x71,  //"F"
    0xff, //全亮
    0x00  //熄灭
};

② 共阳数码管表格：

unsigned char code LedChar[]={
	0xc0，//0
	0xf9，//1
	0xa4，//2
	0xb0，//3
	0x99，//4
	0x92，//5
	0x82，//6
	0xf8，//7
	0x80，//8
	0x90，//9
	0x88，//A
	0x83，//B
	0xc6，//C
	0xa1，//D
	0x86，//E
	0x8e, //F
	0x00, //全亮
	0xff  //熄灭
};

2 原理图

① 数码管原理图：

② 数码管的位选使用138译码器进行解析，关于这块我们可以参考这篇文章：《数字器件认识 | 74HC138三八译码器的应用》。

③ MCU原理图：

3 代码

#include "reg52.h"			 //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器

typedef unsigned int u16;	  //对数据类型进行声明定义
typedef unsigned char u8;

sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;

u8 code LedChar[]={
	0x3F,  //"0"
    0x06,  //"1"
    0x5B,  //"2"
    0x4F,  //"3"
    0x66,  //"4"
    0x6D,  //"5"
    0x7D,  //"6"
    0x07,  //"7"
    0x7F,  //"8"
    0x6F,  //"9"
    0x77,  //"A"
    0x7C,  //"B"
    0x39,  //"C"
    0x5E,  //"D"
    0x79,  //"E"
    0x71,  //"F"
    0xff, //全亮
    0x00  //熄灭
};


/*******************************************************************************
 * 函 数 名       : main
 * 函数功能		 : 主函数
 * 输    入       : 无
 * 输    出    	 : 无
*******************************************************************************/
void main()
{	
	LSA=0;
	LSB=0;
	LSC=0;	//控制138译码器的Y0输出低电平
	P0=LedChar[0];
	while(1);
}

简要分析：

• 整个程序实现给数码管最右边单独显示“0”，段选连接到P0引脚，位选通过138译码器进行控制。
• 程序定义LSA、LSB、LSC用于控制138译码器的A、B、C引脚，当三者均设置低电平，就能控制138译码器的Y0引脚输出低电平，从而达到控制位选。假设要控制Y6引脚输出低电平，即选择数码管从左到右显示第2个，则LSA=0;LSB=1;LSC=1;。如果不明白，，，看这篇文章：《数字器件认识 | 74HC138三八译码器的应用》
• 定义LedChar的时候使用了51 单片机的关键字 code。我们前边用到的unsigned char或者unsigned int这两个关键字，这样定义的变量都是放在我们的单片机的 RAM中，我们在程序中可以随意去改变这些变量的值。但是还有一种数据，我们在程序中要使用，但是却不会改变它的值，定义这种数据时可以加一个code关键字修饰一下，这个数据就会存储到我们的程序空间 Flash 中，这样可以大大节省单片机的 RAM 的使用量，毕竟我们的单片机 RAM 空间比较小，而程序空间则大的多。