07静态数码管实验

数码管介绍

数码管简介

  **数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。**数码管也称 LED数码管，不同行业人士对数码管的称呼不一样，其实都是同样的产品。数码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 位等数码管。按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。

• 共阳极数码管：是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的不亮。阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮
• 共阴极数码管：是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

数码管显示原理

  不管将几位数码管连在一起，数码管的显示原理都是一样的，都是靠点亮内部的发光二极管来发光，数码管内部电路如下图所示：

  从上图可看出，一位数码管的引脚是 10 个，显示一个 8 字需要 7 个小段，另外还有一个小数点，所以其内部一共有 8 个小的发光二极管，最后还有一个公共端，多数生产商为了封装统一，单位数码管都封装 10 个引脚，其中第 3 和第 8 引脚是连接在一起的。而它们的公共端又可分为共阳极和共阴极

共阴极数码管

  对共阴极数码来说，其8个发光二极管的阴极在数码管内部全部连接在一起，所以称“共阴”，而它们的阳极是独立的，通常在设计电路时一般把阴极接地。当我们给数码管的任意一个阳极加一个高电平时，对应的这个发光二极管就点亮了。如果想要显示出一个8字，并且把右下角的小数点也点亮的话，可以给8个阳极全部送高电平，如果想让它显示出一个0字，那么我们可以除了给第“g, dp” 这两位送低电平外，其余引脚全部都送高电平，这样它就显示出0字了。

  如果使用共阴数码管，需要注意增加单片机IO口驱动电流，因为共阴数码管是要靠单片机IO口输出电流来点亮的，但单片机I/O口难以输出稳定的、如此大的电流，所以数码管与单片机连接时需要加驱动电路，可以用上拉电阻的方法或使用专门的数码管驱动芯片，比如74HC573、74HC245等，其输出电流较大，电路接口简单。

共阳极数码管

  共阳极数码管其内部8个发光二极管的所有阳极全部连接在一起，电路连接时，公共端接高电平，因此我们要点亮哪个发光管二极管就需要给阴极送低电平，此时显示数字的编码与共阴极编码是相反的关系，数码管内部发光二极管点亮时，也需要5mA以上的电流，而且电流不可过大，否则会烧坏发光二极管。因此不仅要防止数码管电流过大，同时要防止流经数码管的电流集中到单片机时电流不能过大，否则会损坏主芯片。

一般共阳极数码管更为常用，为什么呢？

  这是因为数码管的非公共端往往接在IC芯片的I/O上，而IC芯片的驱动能力往往是比较小的，如果采用共阴极数码管，它的驱动端在非公共端，就有可能受限于IC芯片输出电流不够而显示昏暗，要外加上拉电阻或者是增加三极管加大驱动能力。但是IC芯片的灌电流，即输入电流范围比较大。所以使用共阳极数码管的好处是：将驱动数码管的工作交到公共端（一般接驱动电源），加大驱动电源的功率自然要比加大IC芯片I/O口的驱动电流简单许多。另一方面，这样也能减轻主芯片的负担。

  当前开发板上使用了一个共阳数码管作为静态数码管显示，下面给出共阴极和共阳极数码管的0-F段数据表，如下所示：

数码管静态显示原理

  LED 数码管显示器工作方式有两种：静态显示方式和动态显示方式。静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高，比如使用4个静态数码管，那么就得32个IO来控制，这对51单片机来说是无法承受的。

  动态显示的特点是将所有数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的

硬件设计

  开发板上的静态数码管模块电路如下图所示：

  上图电路是静态数码管电路，模块独立，使用的是1个共阳数码管组成，即8位数码管的段选数据a-dp全部一起引出，数码管的位选即公共端直接接VCC，根据共阳数码管显示特点可知，只要保证数码管a-dp段输入电平为低电平即可点亮。由于使用的是共阳数码管，公共极接VCC，所以在数码管控制端可加一个限流电阻，阻值为470欧（471）

软件设计

  本章所要实现的功能是：控制静态数码管显示数字0，即让P0端口输出数字0的段码0x3f（共阴）。

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#include "reg52.h"

// 使用宏定义数码管段码口
#define SMG_A_DP_PORT P0

// 对系统默认数据类型进行重命名
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned char u8;

// 共阴极数码管码表
u8 gsmg_code[17] = {0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,0X77,0X7C,0X39,0X5E,0X79,0X71};

void main()
{
	SMG_A_DP_PORT = ~gsmg_code[0];
	while(1)
	{
		
	}
}