5.3 數(shù)碼管的學(xué)習(xí)
LED小燈是一種簡(jiǎn)單的LED，只能通過(guò)亮和滅來(lái)表達(dá)簡(jiǎn)單的信息。這節(jié)課學(xué)習(xí)一種能表達(dá)更復(fù)雜信息的器件——LED數(shù)碼管。
5.3.1 數(shù)碼管的基本介紹
先提供一張數(shù)碼管原理圖，如圖5-2所示。
圖5-2 數(shù)碼管原理圖
這是比較常見(jiàn)的數(shù)碼管的原理圖，Kingst51開(kāi)發(fā)板子上一共有6個(gè)數(shù)碼管。前邊有了LED小燈的學(xué)習(xí)，數(shù)碼管學(xué)習(xí)就會(huì)輕松的多了。從圖5-3可以看出，數(shù)碼管共有a、b、c、d、e、f、g、dp這么8個(gè)段，而實(shí)際上，這8個(gè)段每一段都是一個(gè)LED小燈，所以一個(gè)數(shù)碼管就是由8個(gè)LED小燈組成的。看一下數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖，如圖5-3。
圖5-3 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)示意圖
數(shù)碼管分為共陽(yáng)和共陰兩種，共陰數(shù)碼管就是8只LED小燈的陰極是連接在一起的，陰極是公共端，由陽(yáng)極來(lái)控制單個(gè)小燈的亮滅。同理，共陽(yáng)數(shù)碼管就是陽(yáng)極接在一起。圖5-2的數(shù)碼管上邊有2個(gè)com，這就是數(shù)碼管的公共端。為什么有2個(gè)呢，一方面是2個(gè)可以起到對(duì)稱的效果，剛好是10個(gè)引腳，另外一個(gè)方面，公共端通過(guò)的電流較大，初中物理知識(shí)有講，并聯(lián)電路電流之和等于總電流，用2個(gè)com可以把公共電流平均到2個(gè)引腳上去，降低單條線路承受的電流。
從開(kāi)發(fā)板的電路圖上能看出來(lái)，所用的數(shù)碼管都是共陽(yáng)數(shù)碼管，一共有6個(gè)，如圖5-4所示。
圖5-4 Kingst51數(shù)碼管電路
6個(gè)數(shù)碼管的com都是接到了正極上，當(dāng)然了，和LED小燈電路一樣，也是由74HC138控制三極管的導(dǎo)通來(lái)控制整個(gè)數(shù)碼管的使能。先來(lái)看最右邊的DS1這個(gè)數(shù)碼管，原理圖上可以看出，控制DS1的三極管是Q17，控制Q17的引腳是LEDS0，對(duì)應(yīng)到74HC138上的就是U3的Y0輸出，如圖5-5所示。
圖5-5 74HC138控制圖
點(diǎn)亮DS1這個(gè)數(shù)碼管首先要讓LEDS0這個(gè)引腳輸出低電平，相信讀者現(xiàn)在可以根據(jù)前邊學(xué)過(guò)的知識(shí)獨(dú)立把ADDR0、ADDR1、ADDR2、ADDR3、ENLED這4個(gè)所需輸入的值寫出來(lái)了，真正根據(jù)74HC138的手冊(cè)實(shí)際操作一次，不需要記住這些結(jié)論，但是只要遇到根據(jù)手冊(cè)資料寫一次，慢慢遇到同類芯片就知道如何去解決問(wèn)題了。
數(shù)碼管通常是用來(lái)顯示數(shù)字的，板子上有6個(gè)數(shù)碼管，習(xí)慣上稱之為6位，那控制位選擇的就是74HC138了。而數(shù)碼管內(nèi)部的8個(gè)LED小燈稱之為數(shù)碼管的段，數(shù)碼管的段選擇（即該段的亮滅）是通過(guò)P0口控制。
5.3.2 數(shù)碼管的真值表
數(shù)碼管的8個(gè)段，直接當(dāng)成8個(gè)LED小燈來(lái)控制，那就是a、b、c、d、e、f、g、dp一共8個(gè)LED小燈。通過(guò)圖5-2可以看出，如果點(diǎn)亮b和c這兩個(gè)LED小燈，也就是數(shù)碼管的b段和c段，其他的所有的段都熄滅的話，就可以讓數(shù)碼管顯示出一個(gè)數(shù)字1，那么這個(gè)時(shí)候?qū)嶋H上P0的值就是0b11111001，十六進(jìn)制就是0xF9。那么寫一個(gè)程序進(jìn)去，來(lái)看一看數(shù)碼管顯示的效果。
#include <reg52.h>
sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;
void main()
{
ENLED = 0; //使能U3，選擇數(shù)碼管DS1
ADDR3 = 1;
ADDR2 = 0;
ADDR1 = 0;
ADDR0 = 0;
P0 = 0xF9; //點(diǎn)亮數(shù)碼管段b和c
while (1);
}
把這個(gè)程序編譯一下，并下載到單片機(jī)中，就可以看到程序運(yùn)行的結(jié)果是在最右側(cè)的數(shù)碼管上顯示了一個(gè)數(shù)字1。
用同樣的方法，可以把其他的數(shù)字字符都在數(shù)碼管上顯示出來(lái)，而數(shù)碼管顯示的數(shù)字字符對(duì)應(yīng)給P0的賦值，叫做數(shù)碼管的真值表。來(lái)列一下Kingst51開(kāi)發(fā)板電路圖的數(shù)碼管真值表，注意，這個(gè)真值表里顯示的數(shù)字都不帶小數(shù)點(diǎn)的，如表5-7。
表5-7 數(shù)碼管真值表可以把上邊那個(gè)用數(shù)碼管顯示數(shù)字1程序中的P0的賦值隨便修改成表5-7真值表中的數(shù)值，看看顯示的數(shù)字的效果。 5.3.3 數(shù)碼管的靜態(tài)顯示在第3章學(xué)習(xí)了74HC138，了解到74HC138在同一時(shí)刻只能讓一個(gè)輸出口為低電平，也就是說(shuō)在一個(gè)時(shí)刻內(nèi)，只能使能一個(gè)數(shù)碼管，并根據(jù)給出的P0的值來(lái)改變這個(gè)數(shù)碼管的顯示字符，可以將此理解為數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。 數(shù)碼管靜態(tài)顯示是對(duì)應(yīng)動(dòng)態(tài)顯示而言，靜態(tài)顯示對(duì)于一兩個(gè)數(shù)碼管還行，多個(gè)數(shù)碼管，靜態(tài)顯示實(shí)現(xiàn)的意義就沒(méi)有了。這節(jié)課先用一個(gè)數(shù)碼管的靜態(tài)顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的秒表，為下節(jié)課的動(dòng)態(tài)顯示打下基礎(chǔ)。 51單片機(jī)的C語(yǔ)言編程有一個(gè)關(guān)鍵字code。前邊課程定義變量的時(shí)候，一般用到unsigned char或者unsigned int這兩個(gè)關(guān)鍵字，這樣定義的變量都是放在單片機(jī)的RAM中，程序中可以隨意去改變這些變量的值。但是還有一種數(shù)據(jù)，在程序中要使用，但是卻不會(huì)改變它的值，定義這種數(shù)據(jù)時(shí)可以加一個(gè)code關(guān)鍵字修飾一下，這個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)存儲(chǔ)到單片機(jī)的程序空間Flash中，這樣可以大大節(jié)省單片機(jī)的RAM的使用量，畢竟單片機(jī)RAM空間比較小，而程序空間則大的多。那么現(xiàn)在要使用的數(shù)碼管真值表，只會(huì)使用它們的值，而不需要改變它們，就可以用code關(guān)鍵字把它放入Flash中了，具體程序代碼如下。 #include <reg52.h> sbit ADDR0 = P1^0; sbit ADDR1 = P1^1; sbit ADDR2 = P1^2; sbit ADDR3 = P1^3; sbit ENLED = P1^4; //用數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)數(shù)碼管的真值表，數(shù)組將在下一章詳細(xì)介紹 unsigned char code LedChar[] = { 0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E }; void main() { unsigned char cnt = 0; //記錄T0中斷次數(shù) unsigned char sec = 0; //記錄經(jīng)過(guò)的秒數(shù) ENLED = 0; //使能U3，選擇數(shù)碼管DS1 ADDR3 = 1; ADDR2 = 0; ADDR1 = 0; ADDR0 = 0; TMOD = 0x01; //設(shè)置T0為模式1 TH0 = 0xB8; //為T0賦初值0xB800 TL0 = 0x00; TR0 = 1; //啟動(dòng)T0 while (1) { if (TF0 == 1) //判斷T0是否溢出 { TF0 = 0; //T0溢出后，清零中斷標(biāo)志 TH0 = 0xB8; //并重新賦初值 TL0 = 0x00; cnt++; //計(jì)數(shù)值自加1 if (cnt >= 50) //判斷T0溢出是否達(dá)到50次 { cnt = 0; //達(dá)到50次后計(jì)數(shù)值清零 P0 = LedChar[sec]; //當(dāng)前秒數(shù)對(duì)應(yīng)的真值表中的值送到P0口 sec++; //秒數(shù)記錄自加1 if (sec >= 16) //當(dāng)秒數(shù)超過(guò)0x0F(15)后，重新從0開(kāi)始 { sec = 0; } } } } } 5.4 練習(xí)題1、熟練掌握單片機(jī)定時(shí)器的原理和應(yīng)用方法。 2、使用定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)的流水燈程序。 3、了解數(shù)碼管的原理，掌握數(shù)碼管的真值表的計(jì)算方法。 4、編程實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示秒表的倒計(jì)時(shí)。
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