51單片機學習之4-數碼管

第11集

一、數碼管工作原理

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201611/323853.htm

數碼管顯示亮度高，響應速度快，可以在一些比較差的環境中使用。有1位、2位、4位、8位連體等。。。也有專用於顯示時間的數碼管。

如圖，一位數碼管由8個二極體構成，7個構成「日」字型，１個是小圓點。分共陰和共陽。共陰：所有二極體的負極連接在一起，接到電源負極。共陽：所有二極體的正極連接在一起，接到電源正極。（圖（a）引腳畫錯了。）

驅動的原理都很簡單，如共陽型數碼管的驅動。圖（b）右邊的電路圖可以看出，所有的二極體正極都接在電源正極，a、b、c、d、e、f、g、dp都接在單片機的IO口上，在《51單片機複習筆記1》：http://www.51hei.com/mcu/2111.html中介紹過驅動二極體的原理，所以這裡只需要在相應的二極體負極給低電平即可讓相應的二極體發光。

這裡補充一下，為什麼給高電平二極體就不亮，給低電平就亮呢。因為單片機是TTL電平，也就是說高電平即輸出5V，低電平就不輸出電壓0V，二極體的正極接在電源的正極那就是5V，那麼二極體的負極如果也給高電平的話，那麼就相當於在二極體的負極也接到了5V，二極體兩端都是5V沒有電勢差，就相當於沒有通電一樣，自然不會發光。給低電平即0V，那麼二極體就有一個5V的電勢差且是正向偏置，二極體自然就發光了，共陰型恰好相反。

看下圖（設共陽型），假如我們要讓數碼管顯示『1』，那麼只需要給b、c段的二極體低電平，其他為高電平即可讓數碼管顯示『1』。假如我們要讓數碼管顯示『2』，那麼只給a、b、g、e、d低電平即可讓數碼管顯示『2』。要顯示什麼，只給相應的發光二極體低電平即可。

那麼在實際編程中應該怎麼寫程序呢。

我們將a、b、c、d、e、f、g、dp八個引腳接到單片機的P1口，P1^0←a、P1^1←b.....P1^7←dp。畫紅框的是低四位。那麼如果要顯示2。

P1^0=a=0、P1^1=b=0、P1^6=g=0、P1^4=e=0、P1^3=d=0

剩餘的為1那麼就是：10100100=0xA4

程序代碼中將0xA4賦值給P1即可，如P1=0xA4;看圖。

由於數碼管需要佔用單片機的IO口很多，所以一般會搭配74HC573晶片來擴展IO口。《51單片機複習筆記1》有介紹該晶片的使用方法。驅動原理一樣。

數碼管顯示方式有兩種：

靜態顯示：其實和上面一樣，如P1=0xA4;那麼P1一直維持0xA4那麼數碼管的每一段二極體的狀態都會保持字形不變。變動P1的電平狀態才會改變新字形。優點是佔用CPU時間少。缺點是佔用IO口多硬體設計複雜，特別是控制多位數碼管時尤為佔用IO口，成本較高。

動態顯示：動態其實就是利用發光二極體的餘暉和人眼視覺暫留作用。控制多位數碼管時，將所有數碼管的段選並聯在一起，由位選線控制是哪位數碼管接受段選編碼。如下圖一樣。

例如：

P0組是並聯所有數碼管的段選。P2^6、P2^7選擇哪位數碼管。我要顯示520，那麼首先選中第一位數碼管，然後送數字5的段編碼控制段選的P0口。

然後再選中第二位數碼管，再送數字2的段選編碼給P0，這時候第一位數碼管雖然斷電，但是二極體並沒有瞬間熄滅，所以還有餘暉保持字形。
繼續再選中第三位數碼管送數字0的段選編碼給P0，這時候第一、第二位數碼管雖然都斷電，但由於切換速度太快，餘暉仍沒有完全熄滅就造成三位數碼管同時顯示不同的數字字型的假象。