LED数码管的介绍

LED 小灯是一种简单的 LED，只能通过亮和灭来表达简单的信息。而这节课我们要来学习一种能表达更复杂信息的器件——LED 数码管。

先给大家提供一张原理图看一下，如图 5-3 所示。

这是比较常见的数码管的原理图，我们板子上一共有 6 个数码管。前边有了 LED 小灯的学习，数码管学习就会轻松的多了。从图 5-3 可以看出来，数码管共有 a、b、c、d、e、f、g、dp 这么 8 个段，而实际上，这 8 个段每一段都是一个 LED 小灯，所以一个数码管就是由 8个 LED 小灯组成的。我们看一下数码管内部结构的示意图，如图 5-4。

数码管分为共阳和共阴两种，共阴数码管就是 8 只 LED 小灯的阴极是连接在一起的，阴极是公共端，由阳极来控制单个小灯的亮灭。同理，共阳数码管就是阳极接在一起，大家可以认真研究下图 5-4。细心的同学会发现，图 5-3 的数码管上边有 2 个 com，这就是我们数码管的公共端。为什么有 2 个呢，一方面是 2 个可以起到对称的效果，刚好是 10 个引脚，另外一个方面，公共端通过的电流较大，我们初中就学过，并联电路电流之和等于总电流，用2 个 com 可以把公共电流平均到 2 个引脚上去，降低单条线路承受的电流。

从我们开发板的电路图上能看出来，我们所用的数码管都是共阳数码管，一共有 6 个，如图 5-5 所示。

6 个数码管的 com 都是接到了正极上，当然了，和 LED 小灯电路一样，也是由 74HC138控制三极管的导通来控制整个数码管的使能。先来看最右边的 DS1 这个数码管，原理图上可以看出，控制 DS1 的三极管是 Q17，控制 Q17 的引脚是 LEDS0，对应到 74HC138 上边就是U3 的 Y0 输出，如图 5-6 所示。


我们现在的目的是让 LEDS0 这个引脚输出低电平，相信大家现在可以根据前边学过的知识独立把 ADDR0、ADDR1、ADDR2、ADDR3、ENLED 这 4 个所需输入的值写出来了，现在大家不要偷懒，根据 74HC138 的手册去写一下，不需要你记住这些结论，但是遇到就写一次，锻炼过几次后，遇到同类芯片自己就知道如何去解决问题了。

数码管通常是用来显示数字的，我们板子上有 6 个数码管，习惯上称之为 6 位，那控制位选择的就是 74HC138 了。而数码管内部的 8 个 LED 小灯我们称之为数码管的段，那么数码管的段选择（即该段的亮灭）是通过 P0 口控制，经过 74HC245 驱动。

数码管的真值表数码管的 8 个段，我们直接当成 8 个 LED 小灯来控制，那就是 a、b、c、d、e、f、g、dp 一共 8 个 LED 小灯。我们通过图 5-3 可以看出，如果点亮 b 和 c 这两个 LED 小灯，也就是数码管的 b 段和 c 段，其他的所有的段都熄灭的话，就可以让数码管显示出一个数字 1，那么这个时候实际上 P0 的值就是 0b11111001，十六进制就是 0xF9。那么我们写一个程序进去，来看一看数码管显示的效果。

• #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，选择数码管 DS1
  
•     ADDR3 = 1;
  
•     ADDR2 = 0;
  
•     ADDR1 = 0;
  
•     ADDR0 = 0;
  
•     P0 = 0xF9;  //点亮数码管段 b 和 c
  
•     while (1);
  
• }
  

大家把这个程序编译一下，并下载到单片机中，就可以看到程序运行的结果是在最右侧的数码管上显示了一个数字 1。

用同样的方法，我们可以把其他的数字字符都在数码管上显示出来，而数码管显示的数字字符对应给 P0 的赋值，我们叫做数码管的真值表。我们来列一下我们这个电路图的数码管真值表，注意，这个真值表里显示的数字都不带小数点的，如表 5-7。

表 5-7 数码管真值表字符01234567
数值0xC00xF90xA40xB00x990x920x820xF8
字符89ABCDEF
数值0x800x900x880x830xC60xA10x860x8E
大家可以把上边那个用数码管显示数字 1 程序中的 P0 的赋值随便修改成表 5-7 真值表中的数值，看看显示的数字的效果。

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。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。

先来介绍一个 51 单片机的关键字 code。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。纯文本复制

• #include <reg52.h>
  
• 
  
• sbit ADDR0 = P1^0;
  
• sbit ADDR1 = P1^1;
  
• sbit ADDR2 = P1^2;
  
• sbit ADDR3 = P1^3;
  
• sbit ENLED = P1^4;
  
• 
  
• //用数组来存储数码管的真值表，数组将在下一章详细介绍
  
• 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;  //记录 T0 中断次数
  
•     unsigned char sec = 0;  //记录经过的秒数
  
• 
  
•     ENLED = 0;  //使能 U3，选择数码管 DS1
  
•     ADDR3 = 1;
  
•     ADDR2 = 0;
  
•     ADDR1 = 0;
  
•     ADDR0 = 0;
  
•     TMOD = 0x01;  //设置 T0 为模式 1
  
•     TH0 = 0xB8;  //为 T0 赋初值 0xB800
  
•     TL0 = 0x00;
  
•     TR0 = 1;  //启动 T0
  
• 
  
•     while (1){
  
•         if (TF0 == 1){  //判断 T0 是否溢出
  
•             TF0 = 0;  //T0 溢出后，清零中断标志
  
•             TH0 = 0xB8;  //并重新赋初值
  
• 
  
•             TL0 = 0x00;
  
•             cnt++;  //计数值自加 1
  
•             if (cnt >= 50){  //判断 T0 溢出是否达到 50 次
  
•                 cnt = 0;  //达到 50 次后计数值清零
  
•                 P0 = LedChar[sec]; //当前秒数对应的真值表中的值送到 P0 口
  
•                 sec++;  //秒数记录自加 1
  
•                 if (sec >= 16){  //当秒数超过 0x0F(15)后，重新从 0 开始
  
•                    sec = 0;
  
•                 }
  
•             }
  
•         }
  
•     }
  
• }