单片机开发——数码管的静态显示

在第三章我们学习了 74HC138，了解到 74HC138 在同一时刻只能让一个输出口为低电平，也就是说在一个时刻内，我们只能使能一个数码管，并根据我们给出的 P0 的值来改变这个数码管的显示字符，我们可以将此理解为数码管的静态显示。数码管静态显示是对应动态显示而言的，静态显示对于一两个数码管还行，多个数码管，静态显示实现的意义就没有了。（不习惯看文字？登录乐搏学院官网，在那里有海量免费的视频教学资源，有大牛名师在线辅导，有千万小伙伴一起爱智求真，快快关注我们吧）这节课我们先用一个数码管的静态显示来实现一个简单的秒表，为下节课的动态显示打下基础。我们前边课程定义变量的时候，一般用到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。那么现在要使用的数码管真值表，我们只会使用它们的值，而不需要改变它们，就可以用 code 关键字把它放入 Flash 中了，具体程序代码如下。

详解数码管显示控制

数码管种类繁多，按外观来划分，可以分为七段数码管、米字型数码管、点阵块等。图8-5所示为各种不同形状的数码管。

图8-5　各种不同形状的数码管

LED数码管结构与工作原理

单片机系统中常用的是七段数码管，它由8个发光二极管(以下简称字段)构成，如图8-6(a)图所示(注：由于小数点字段不常用，所以一般称为七段)，通过不同的组合可以显示数字0～9、字符A～F、H、L、P、U、符号“-”及小数点“.”。

根据发光二极管物理连接的不同，七段数码管可以分为共阴极和共阳极两种结构。共阴极型数码管如图8-6(b)所示，所有字段的阴极均连接低电平，因此在使用共阴极数码时，需要在相应字段上加高电平，才会使其发光。共阳极数码管如图8-6(c)所示，所有字段的阳极均连接高电平，在使用时，需要在相应字段上加低电平。

图8-6　7段数码管结构

LED数码管字型编码

在单片机与数码管组成的应用系统中，一般将单片机的一个并口与数码管的8个段控制引脚连接，且按照口线位的顺序由低到高与a、b、c、d、e、f、g、h连接，这样，若要显示不同字符，只需应用单片机的口线输出相应的控制的电平就可以实现。向口线送的数据就是LED的字型编码。共阴和共阳的字型编码如表8-2所示。

表8-2　共阴和共阳的字型编码表

LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态显式和动态显式两类。

LED数码管静态显示

静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O口线进行驱动，或者使用如BCD码、二–十进位解码器解码进行驱动。

静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O口较多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O口线来驱动，而1个89S51单片机可用的I/O口线才32个。

2位共阳极数码管的静态显示电路如图8-7所示。

图8-7　2位共阳极数码管的静态显示电路原理图

显示数字12的C51程序如下：

LED数码管动态显示

数码管动态显示是单片机中应用最为广泛的显示方式，动态驱动是将所有数码管的8个同名端“a,b,c,d,e,f,g,h”连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制。

当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制。通过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示。

在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示相同，并且能够节省大量的I/O口线，降低功耗。

2位共阳极数码管动态显示电路如图8-8所示。

显示数字12的C51程序如下：

图8-8　2位共阳极数码管动态显示电路原理图

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