第5章 定时器与数码管基础（5.3）

5.3 数码管的学习

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。这节课学习一种能表达更复杂信息的器件——LED数码管。

5.3.1 数码管的基本介绍

先提供一张数码管原理图，如图5-2所示。

图5-2 数码管原理图

这是比较常见的数码管的原理图，Kingst51开发板子上一共有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，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。看一下数码管内部结构的示意图，如图5-3。

图5-3 数码管结构示意图

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。图5-2的数码管上边有2个com，这就是数码管的公共端。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，初中物理知识有讲，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。

从开发板的电路图上能看出来，所用的数码管都是共阳数码管，一共有6个，如图5-4所示。

图5-4 Kingst51数码管电路

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上的就是U3的Y0输出，如图5-5所示。

图5-5 74HC138控制图

点亮DS1这个数码管首先要让LEDS0这个引脚输出低电平，相信读者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，真正根据74HC138的手册实际操作一次，不需要记住这些结论，但是只要遇到根据手册资料写一次，慢慢遇到同类芯片就知道如何去解决问题了。

数码管通常是用来显示数字的，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小灯称之为数码管的段，数码管的段选择（即该段的亮灭）是通过P0口控制。

5.3.2 数码管的真值表

数码管的8个段，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。通过图5-2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。那么写一个程序进去，来看一看数码管显示的效果。

#include

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);

}

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，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，叫做数码管的真值表。来列一下Kingst51开发板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	0	1	2	3	4	5	6	7
数值	0xC0	0xF9	0xA4	0xB0	0x99	0x92	0x82	0xF8
字符	8	9	A	B	C	D	E	F
数值	0x80	0x90	0x88	0x83	0xC6	0xA1	0x86	0x8E

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。

5.3.3 数码管的静态显示

在第3章学习了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，只能使能一个数码管，并根据给出的P0的值来改变这个数码管的显示字符，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，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。这节课先用一个数码管的静态显示来实现简单的秒表，为下节课的动态显示打下基础。

51单片机的C语言编程有一个关键字code。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单片机的RAM中，程序中可以随意去改变这些变量的值。但是还有一种数据，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单片机的程序空间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，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。

#include

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;

}

}

}

}

}


审核编辑 黄宇