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

如何用单片机控制数码管（带原理图程序注释）

说起数码管这个器件时，你可能会对它产生好奇，是怎样控制它显示数字字母的，也许正是因为这个好奇心驱使我们总想去了解它使用它。

数码管：由多个发光二极管封装在一起组成8字结构，引线已在内部完成，我们只需引出他们的各个笔画，公共电极。数码管实际上由七个发光二极管组成“8”字型结构，加上小数点就是8个，这些段位分别由a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。

数码管（图片来源于网络）

数码管（图片来源于网络）

数码管（图片来源于网络）

在市场上可以分为两种数码管，分别为共阳极，共阴极，共阳极顾名思义就是把LED的正极端连在一块，在点亮的时候只需要把另一端通过单片机的指令让其接地即可，共阳极也是如此(本篇中为共阴极)。

原理图如下：

原理图

原理图

在单片系统中扩展LED数码管多用共阳极数码管，原因就是选用共阴极数码管在用单片机驱动时，所用的驱动功率较大，共阳极就避免了这个问题，在使用的时候为了避免电流过大，还需在每个字段要串联一个电阻。

但是在使用的时候由于数码管端口较多，想要控制多个数码管的话，还需加74H573锁存器，在本篇讲解中使用该锁存器，数码管采用共阴极。

74H573

原理图

如果想让上图中第一个数码管显示字母'b'，则只需要控制相应的位拉高（既c,d,e,f,g），其余为低电平即可，转化成二进制就是0111 1100。

控制代码如下

#include <reg52.h>

sbit duan=P2^6;//定义段选

sbit wei=P2^7;//定义位选

main()

{

P0=0x07;//0111 1100--b

duan=1;//锁存IC失能

duan=0;

P0=0xfe;//1111 1110

wei=1;//锁存IC使能

wei=0;

while(1);

}

在程序中出现断选和位选，所谓断选就是控制数码管显示什么，位选是控制哪一个数码管亮，文章中是想让第一个数码管点亮，在程序中只需让第一个数码管是低电平，其余是高电平即可，转化为二进制就是1111 1110，另外程序中还有让断选或位选等于0和等于1的那句话，这可以理解为锁存器的启动，这样可以把数据写进去而且后期不能随便修改。

小伙伴们你们学会了吗？敢不敢来试试，点亮第三个数码管，显示数字9，把你的答案写在评论区，分享一下吧！

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