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单片机驱动数码管设计详解(用74HC595实现)
简单设计了一个单片机驱动数码管的电路，该设计中只使用了4位数码管，占用了单片机3个IO口，如果驱动芯片全用满可以驱动8位数码管。仅供初学者分享学习。
1. 数码管显示设计
本设计使用了一个4位的数码管，为共阳型，为了节省单片机的IO口，使用了两片74HC595作为数码管的驱动芯片，共占用3个IO口。74HC595部分电路图如下：
与单片机相连接的三个脚分别为：HC_DAT,HC_RCK,HC_CLK。两片595采用级联方式，即U2的第9脚接到U3的第14引脚。
2. 74HC595简介
74HC595是8位的移位寄存器，串入并出，并具有锁存功能，被广泛的用于数码管、点阵的驱动电路中。其管脚介绍如下：
15：数据输出A-接数码管数据A段；
1：数据输出B-接数码管数据B段；
2：数据输出C-接数码管数据C段；
3：数据输出D-接数码管数据D段；
4：数据输出E-接数码管数据E段；
5：数据输出F-接数码管数据F段；
6：数据输出G-接数码管数据G段；
7：数据输出H-接数码管数据H段；
16：电源正脚-接电源正；
8：电源负脚-接电源负；
14：数据输入脚-接单片机管脚；
12：数据锁存时钟-接单片机管脚；
11：数据输入时钟-接单片机管脚；
13：使能输出脚-低电平有效，接低电平；
10：数据清零-不清零，接高电平；
9：数据级联输出-接下一片595的数据输入脚；
74HC595的真值表如下：
知道了74HC595的引脚定义和真值表，那该如何编程呢？下面重点来了，通过时序图来编程。看重点！！！
3. 74HC595时序图
我是重点！我是重点！我是重点！
通过时序可以看出：
SCK是上升沿的时候要把数据写入；
RCK是上升沿的时候数据才能锁存显示；
有数据操作的过程中RESET必须是高电平；
EN必须是低电平，595才能工作；
知道了以上4点就可以写程序了。其中3、4条是硬件连接上的事情(也可以用单片机的IO口来连接，这样的话可以随时控制74HC595的工作与否情况)。写程序主要靠1、2条。下面具体操作。
4. 程序实例
看下面一段程序：
第39行：HC595_CLK(0)的原型如下：
HC595_CLK(0)是让CLK处于低电平，即上升沿还没有来到；
HC595_DAT(1)就是要把写入的数据准备好；
temp<<1是将数据移位，即一个字节分八次写入；
HC595_CLK(1)是让CLK处于高电平，即上升沿来了；
以上几句解释一下就是：
在CLK时钟上升沿来临之前把要写入的数据准备好，等上升沿来了就把准备好的数据写入。 这就是对时序图的解释。
记住，这仅仅是把数据写入到了74HC595中，但是还没有让74HC595锁存，即没有让数据显示出来，如果让数据显示的话，必须要给RCK一个上升沿(即时序图中的第2条)，操作如下：
单片机执行完这个程序后，数据才会在数码管上显示出来。
这一节内容的难度较大，主要是因为时序图这个东西是很模糊的一个内容，大家可以慢慢理解体会。
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实战之8051驱动8位数码管
8051驱动共阴极
过年有点时间，整理电脑，翻到一个之前的小作品，应一位刚入门的朋友的要求做的，控制8位数码管，依次显示0~9。发出来给大家瞧瞧。
由于当时手上没有开发板，就用Proteus来做电路仿真了。
工作环境：
Keil uVision5
Proteus 8 Professional
数码管
首先了解下数码管的相关知识
数码管的基本单元是发光二极管，按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元，也就是多一个小数点（DP），这个小数点可以更精确的表示数码管想要显示的内容；按能显示多少个（8）可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位、8位等数码管。
>数码管内部原理
上图是一个数码管的内部示意图，一个数码管的显示部分由8个二极管构成，刚好是一个字节，51单片机也是8位单片机。
根据内部发光二极管的公共连接端不同，可以分为共阳极接法和共阴极接法，共阳极接法就是发光二极管的正极共同接电源VCC，通过控制每个发光二极管的负极是否接地来显示数字。共阴极接法就是每个发光二极管的负极共同接地GND，通过控制每个发光二极管的正极是否接电源来显示数字。
图中a~g管脚分别控制着每个发光二极管的亮灭，所以，如果要显示1的话，只需要点亮b，c两段即可（把单片机对应端口输出0x06即可）；如果要显示数字5，则只需要点亮a，f，g，c，d段即可组成数字5的显示（0x6d）。
>多位数码管内部原理图
上图是4位数码管的内部接线，每位数码管的阳极（或阴极）相连，其他相同引脚的引脚相连，一共有12个控制引脚，也可以得出8位的数码管有16个控制引脚，8个共阳（或共阴）端，8个控制a~g显示内容。
74LS138译码器
从数码管的显示原理来看，一个数码管要显示不同的字符，就要对数码管中的每个二极管进行不同控制，每个二极管要用到单片机的一个控制引脚，比如在实际应用中八位的共阴极或共阳极数码管，共有16个引脚，如果都使用单片机引脚进行控制，这就太浪费了，本来单片机的资源就很紧张。
解决办法是用一个译码器作为数码管的位选择器，需要哪一位显示就控制哪一位数码管的共阳（或共阴）端。
74LS138译码器1~3为输入端，由高到低为CBA; 7~15为输出端，由高到低为Y7-Y0。
工作过程：输入端输入三位二进制数，转成十进制，经过译码器后，输出端对应该十进制数的引脚（对应的Y）为低电平，其余为高电平，比如：
输入000，十进制为0，输出端的0位引脚为低电平，其余为高，也就是1111 1110；
输入101，十进制为5，输出端的5位引脚为低电平，其余为高，也就是1101 1111。
三位二进制数刚好可以表示0~7，8个数字，也就是可以控制8位数码管。
Proteus电路图
程序设计
#include <REGX51.H>
//延时函数
void delay(unsigned int ms){
int k,l;
for(k=0;k<ms;k++)
for(l=0;l<120;l++);
}
//一个数码管显示 0~f 十六进制数组
char numHex[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
/**
选择数码管，并显示出对应的十进制数
index ：数码管位下标
num ：char numHex[] 数组对应十进制数的下标
*/
void setIndexNum(unsigned char index,unsigned char num){
switch(index){//数码管位选，74LS138译码器的输入
case 0:
P1_2=0;
P1_3=0;
P1_4=0;
break;
case 1:
P1_2=1;
P1_3=0;
P1_4=0;
break;
case 2:
P1_2=0;
P1_3=1;
P1_4=0;
break;
case 3:
P1_2=1;
P1_3=1;
P1_4=0;
break;
case 4:
P1_2=0;
P1_3=0;
P1_4=1;
break;
case 5:
P1_2=1;
P1_3=0;
P1_4=1;
break;
case 6:
P1_2=0;
P1_3=1;
P1_4=1;
break;
case 7:
P1_2=1;
P1_3=1;
P1_4=1;
break;
}
P3=numHex[num];//数码管显示字符
}
void main(){
//proteus 不用while即可循环，不明白
unsigned char i,j;
for(i = 0;i < 8;i++){
for(j = 0;j < 16;j++){
setIndexNum(i,j);
delay(300);
if(j >= 15) break;
}
if(i >= 7) break;
}
}
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