基于51单片机的数码管设计

导语

数码管/LED点阵是嵌入式系统中常见的显示方案，我们通过数码管可以将代码运行的结果可视化出来，是一种常见的显示器件，相对于屏幕，数码管成本低，被广泛的运用在各类小型家电，工业控制中。学会使用数码管，对于理解C语言控制GPIO有着很大的帮助。

数码管

数码管本质上是多个发光的LED等封装在一起，通过不同的LED灯点亮，使得数字或者符号显示出来，常见的由八段数码管，包括小数点在内共有8个LED灯封装在一起，其显示符号范围较广，配合封装显示可有更广泛的显示，被广泛使用。

其他更复杂的如米字数码管可以显示数字和26个英文字母，但其控制更加复杂，不常使用。

由于采用LED灯作为显示光源，由此数码管也存在共阴极和共阳极，其共阴极和共阳极控制有所区别。

通过选择这些数码管的开启，其dp，gfedcba的端口顺序排列可以产生一个8位2进制数来表示亮灭信息，并在C51中用HEX放在uchar数组中进行使用。

//共阴极：位选为低电平（即0）选中数码管,各段选为高电平（即1接+5V时）选中各数码段(0~f)

//共阴数码管段选表，无小数点：
unsigned char code distab[16] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

//共阴数码管段选表，有小数点：
unsigned char code distab[16] = {0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd, 0x87,0xff,0xef,0xf7,0xfc,0xb9,0xde,0xf9,0xf1}；

//共阴数码管位选表-8个
unsigned char code distab[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdF,0xbF,0x7F};//位选

/*******************************************************************************************************************/

//共阳极：位选为高电平（即1）选中数码管,各段选为低电平（即0接地时）选中各数码段(0~f)
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//共阳数码管段选码表，无小数点：
unsigned char code distab[16]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e}；

//共阳数码管段选码表，有小数点：
unsigned char code distab[16]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78, 0x00,0x10,0x08,0x03,0x46,0x21,0x06,0x0e}；


//共阳数码管位选表-8个
unsigned char code distab[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};//位选

1位八段数码管一般会引出9个引脚，其中7个引脚显示数字（或某些字母），1个显示小数点，1个作为片选端。

n位一般引出n + 8引脚，n个片选引脚，8个显示引脚为共享引脚。

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静态显示

何为片选信号?以共阴极为例，其公共引脚为低电平时，其他8个控制引脚的电平才有效果。若为高电平，则IO操作对当前位置无效。

当片选信号全部打开时，8个显示IO的操作将显示在两位数码管上，这就是数码管的静态显示，

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动态显示

利用人眼的视觉暂留，快速的切换数码管的片选信号，同时切换位选信号（8个显示IO的电平操作），便可以达到在人眼看来可以显示多位数字0-99。通过增加更多的数码管，便可以显示更多的系统状态。

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缺陷与对策

我们可以直接将数码管直接接在单片机的IO上去驱动，但在多数的时候，我们不会去这样做。多位数码管将在系统中占用大量的IO,在一些IO丰富的单片机上这算不了什么，但在对于引脚较少的单片机中，我们可以通过增加外围电路来解决这个问题。

锁存器

对于常见于单片机学习板上多以锁存器为主，如74HC573芯片，包含八路3态输出的非反转透明锁存器。锁存器同它的名字一样，他可以将一些信号锁上并”保存“起来。

当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的。单片机的输入会直接通过芯片传向数码管。即D端口和O端口相连。

当锁存使能变低时，单片机的输入对于74HC573芯片的输出不在有影响，当输入的数据消失时，在芯片的输出端，数据仍然保持；即芯片输出取决于使能变低前输入的数据，旧数据可以保持，继续控制数码管。

这样我们就可以使用8个IO与对应的2个芯片使能IO,控制8位数码管，其具体代码实现可去理解例程，本文不做解释。

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数码管显示驱动芯片

CH450是一款数码管显示驱动芯片，可以用于驱动 6位数码管或 48点 LED矩阵，可通过I2C接口与单片机进行通信。

其数码管被广泛运用，理解GPIO与锁存器便可以熟练使用数码管器件。

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