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【51单片机】实现一个动静态数码管显示项目（超全详解＆代码＆图示）(5)

article 2024/11/20 13:21:57

前言

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一.前置操作
- 1.LED数码管介绍
- 2.位选的基本概念
- 3. 1位数码管的引脚（10个）定义（应用【位选】概念）
- 4. 4位1体数码管的引脚（12个）定义
- 5.138译码器
- - (5.1)138译码器的作用
  - (5.2)138译码器的使能端
  - (5.3)138译码器的输出端
  - (5.4)138译码器的输入端
- 6.74HC245芯片（双向数据缓冲器）
- - (6.1)74HC245芯片的作用
  - (6.2)74HC245芯片的使能端【OE（LE）引脚】
  - (6.2)74HC245芯片的方向选择端【DIR引脚】
  - - (6.2.1)[J21跳线帽]
    - (6.2.2) 数码管模块为什么要加上74HC245芯片？
- 7.104电容
- 8. 4位1体排阻部分（限流电阻）
二.基本的静态数码管显示
- 1.总结步骤：怎么样让某盏灯显示数字
- 2.根据原理图，确定LED第几个亮的位选（注意：数据端位对应端口端位，即高位对高位）
- 3.根据原理图，确定LED数字的段选（注意：数据端位对应端口端位，即高位对高位）
- 4.代码演示
三.自定义的静态数码管显示（代码演示）
四.自定义的动态数码管显示
- 1.视觉暂留原理
- 2.消影问题
- 2.利用自定义延时函数封装（代码演示）

一.前置操作

1.LED数码管介绍

2.位选的基本概念

在单片机中，位选通常指的是 选择特定的寄存器位或者特定的位操作 。单片机中的寄存器通常是一个二进制数，每一位都代表一个特定的状态或者功能。当进行位选时，我们通常是指通过编程来选择特定的寄存器位，或者对特定的寄存器位进行操作， 比如置位（设置为1）或者清零（设置为0） 。这种操作可以用来控制单片机的各种功能，比如控制输入输出、控制器件的工作状态等。

3. 1位数码管的引脚（10个）定义（应用【位选】概念）

1位数码管
两种连接方式： 共阴极链接，共阳极链接
【3,8引脚】事实上是同一个引脚，引出来两根 ，可以接正也可以接负
数码管的链接实际上符合： 就近原则

例：我们要展示数字6，用共阴极的LED：

位选3,8译码器为0或者低电平
对应设置A，B，C，D，E，F，G，DP的L口（即7 6 4 2 1 9 10 5）
如图所示1011 1110 就是这个LED的段码

4. 4位1体数码管的引脚（12个）定义

4位1体数码管
分成4个小的单元，各自小的单元的公共端各自独立（图中12，9，8，6引脚）
剩余位选端为（10 7 4 2 1 10 5 3）

例：我们要展示第三个LED的数字1，用共阴极的LED：

位选8为0或者低电平，【12，9，6】为1
对应设置A，B，C，D，E，F，G，DP的L口（即11 7 4 2 1 19 5 3）
如图所示1001 1111 就是这个LED的段码

5.138译码器

(5.1)138译码器的作用

138译码器可以用于 选择某个特定的输出端
通常被用于将输入的二进制数据转换成对应的输出信号。它通常有三个输入端和八个输出端。输入端通常是三位二进制数据，而输出端则对应着八种可能的组合。138译码器的作用是将特定的输入编码转换成相应的输出信号，从而实现特定的逻辑功能或控制。

(5.2)138译码器的使能端

使能端：“使能端”是指在数字电路或者数字系统中用来 启用或者禁用某种功能或操作的输入端口 。当使能端为有效状态时，相应的功能或操作会被激活或者允许执行；而当使能端为无效状态时，相应的功能或操作会被禁用或者停止执行。、

如下图所示，138译码器中的使能端
必须6号引脚接1 ； 4号五号引脚接0，元器件才能工作
实际中并不需要管它，因为其上电就工作

(5.3)138译码器的输出端

我们观察输出端的Y0~Y7
上方有横线，代表低电平有效 —— 即此时LED亮，位选为0；

我们查看开发板图，发现： LED1~8接到的是138译码器的输出端

(5.4)138译码器的输入端

输入端C->B->A，从左到右： 高位到低位,表示一个二进制数
这个2进制是n，就代表Yn有效
有效： 上方有横线，代表低电平有效 —— 即此时LED亮，位选为0；
如果CBA为000，就代表Y0有效，Y0为0
接着再找Yn对应的LED

6.74HC245芯片（双向数据缓冲器）

(6.1)74HC245芯片的作用

它的作用是允许数据在 两个方向上 进行传输，同时提供了 数据缓冲和隔离的功能 ，以及 提高驱动能力
双向数据缓冲器通常被用于数字系统中，特别是在多个设备或模块之间进行数据传输时。它可以有效地解决数据传输速度不匹配、数据格式不一致以及数据冲突等问题，从而提高了系统的稳定性和可靠性。

(6.2)74HC245芯片的使能端【OE（LE）引脚】

如图所示， OE（LE）上方有横线，代表低电平有效

(6.2)74HC245芯片的方向选择端【DIR引脚】

英文注释为direction（方向）
决定了数据是把左送右边，还是右边读回来
DIR接高电平，把数据输送到右边；
DIR接低电平，把数据读回左边；

如电路图所示：DIR引脚接的是LE引脚，也就是J21跳线帽
我们这个静态数码管显示的项目只需要，写数据而不需要读
所以LE接高电平即可，也就是跳线帽链接LE和VCC

(6.2.1)[J21跳线帽]

跳线帽是一种用于在电子电路板上进行连接的小组件。它通常由一个塑料外壳和两个金属引脚组成。跳线帽的作用是在电路板上的引脚之间建立连接，从而改变电路的功能或功能

(6.2.2) 数码管模块为什么要加上74HC245芯片？

单片机高电平的驱动能力有限，最大电流不能太大
单片机低电平的驱动能力强一些（LED采用低电平点亮会更亮一些）

所以我们要加上 74HC245芯片（双向数据缓冲器） 提高驱动能力
驱动的能力来源——双向数据缓冲器上的电源

7.104电容

滤波电容是一种用于电路中的被动元件，其主要作用是在电路中实现滤波功能。滤波电容可以通过对不同频率的信号进行响应，将高频或低频信号滤除或通过，从而实现对信号的滤波处理
作用：用来稳定电源
单位：F（法拉）

8. 4位1体排阻部分（限流电阻）

四位一体

二.基本的静态数码管显示

这次实验：让LED6显示数字6

1.总结步骤：怎么样让某盏灯显示数字

图中以LED4示例

控制138译码器的3个口，让其输出口选中对应的LED
给P0口一个段码的数据，经过缓冲器，送到公共段码端

2.根据原理图，确定LED第几个亮的位选（注意：数据端位对应端口端位，即高位对高位）

因为 数据端位对应端口端位，即高位对高位 ；
我们要让LED6亮，138译码器需要输入5对应到Y5即101；所以反推出我们的位选为P2_2=1;P2_3=0;P2_4=1;

3.根据原理图，确定LED数字的段选（注意：数据端位对应端口端位，即高位对高位）

因为 数据端位对应端口端位，即高位对高位 ；所以反推出我们的段选为0111 1101

寄存器不支持二进制，所以我们将其转换成十六进制P0=0x7D;

4.代码演示

烧写进单片机步骤详情LED实验烧写部分：传送门

#include <REGX52.H>

void main()
{
//138译码器
	P2_2=1;
	P2_3=0;
	P2_4=1;
	

	P0=0x7D;
		while(1)
		{

		}

}

现象：我们烧写入单片机后，可以发现LED6处出现数字6

三.自定义的静态数码管显示（代码演示）

根据数码管段码图，以及while函数，我们进行改装

#include <REGX52.H>

unsigned char smgduan[17]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,
					0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71};

void Nixie(unsigned char Location,Number)
{
			switch(Location)
			{
				case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;
				case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;
				case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;			
				case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;			
				case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;			
				case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;
			 	case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;
			    case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;
			}

				P0=smgduan[Number];

}


void main()
{
		Nixie(2,2);//控制第几个灯亮什么数字
		while(1)
		{
		}
}

四.自定义的动态数码管显示

1.视觉暂留原理

利用视觉暂留原理：视觉暂留原理是指在人眼观察到快速连续变化的图像时，由于视觉系统的特性，前一幅图像留存在视网膜上的印象会持续一段时间，从而使得人眼看到的图像在一定时间内仍然保持在视野中，这就是所谓的视觉暂留。

2.消影问题

数码管显示主要分两个过程：1.位选 2.段选
我们发现在用视觉暂留原理解决显示问题后，显示过程中会出现 数字乱位 的问题
出现问题的原因： 单片机处理速度很快，上一个过程的段暄会影响到这个过程的位选
解决方法：在每一个过程中间加入一个 清零步骤 P0=0x00;

2.利用自定义延时函数封装（代码演示）

#include <REGX52.H>

unsigned char smgduan[17]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,
					0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71};

void Delay(unsigned int xms)		
{
	unsigned char i, j;

	while(xms)
	{
		i = 2;
		j = 239;
		do
		{
			while (--j);
		} while (--i);
	   xms--;
	}
	
}

void Nixie(unsigned char Location,Number)
{
			switch(Location)
			{
				case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;
				case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;
				case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;			
				case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;			
				case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;			
				case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;
			 	case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;
			  case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;
			}
				P0=smgduan[Number];
			
			Delay(1);//Á¢¿ÌÇå0ÊýÂë¹Ü»á±äµÃºÜ°µ
      P0=0x00;//ÏûÓ°
}


void main()
{
		
		while(1)
		{
			Nixie(1,1);
			Delay(20);
			Nixie(2,2);
			Delay(20);
			Nixie(3,3);
			Delay(20);
			Nixie(2,2);
			
		}
}