8051单片机实战分析（以STC89C52RC为例） | 05 - 静态数码管驱动

1 数码管介绍

数码管是给我们展示数据或者信息的电子器件，它是最原始以及成本比较低。以下是数码管的实物图：

1.1 数码管的段选与位选

以下是数码管的每一段所对应的位置：

从图可以看出来，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。注意 dp 这个段，它是表示一个小数点！我们看一下数码管内部结构的示意图：

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。

看到这里我们就不难猜出，所谓的段选就是选择要点亮数码管中 a、b、c、d、e、f、g、dp 哪些段。

我们假设有多个这样的数码管，例如本文原理图中这样：

该图中的 LED8、LED7、LED6、LED5、LED4、LED3、LED2、LED1 网络标签都是数码管的公共端口 COM，位选指的就是这里，你可以认为里面有8个数码管，在你选择好段选之后，给某个 COM 网络进行选择就相当于选择点亮某个数码管。

下面以一个例子说明：

假设我要在上图从左往右第3个数码管显示​​“0”​​​，那么​​“0”​​对应段选就是点亮 a、b、c、d、e、f，对于共阴数码管，它的表示如下：

假设​​P0​​​端口连接到数码管的各个段，那么给​​P0​​​端口写入​​0x3f​​​，再给​​LED6​​​网络端口置为​​0​​电平即可。

相反地，共阳数码管把共阴数码管的位选反转一下：

给​​P0​​​端口写入​​0xc0​​​，再给​​LED6​​​网络端口置为​​1​​。

1.2 数码管的段选表格

前面我们学习了​​“0”​​的表示，下面列出共阴数码管与共阳数码管的表格：

① 共阴数码管表格：

unsigned char code LedChar[]={
    0x3F,  //"0"
    0x06,  //"1"
    0x5B,  //"2"
    0x4F,  //"3"
    0x66,  //"4"
    0x6D,  //"5"
    0x7D,  //"6"
    0x07,  //"7"
    0x7F,  //"8"
    0x6F,  //"9"
    0x77,  //"A"
    0x7C,  //"B"
    0x39,  //"C"
    0x5E,  //"D"
    0x79,  //"E"
    0x71,  //"F"
    0xff, //全亮
    0x00  //熄灭
};

② 共阳数码管表格：

unsigned char code LedChar[]={
  0xc0，//0
  0xf9，//1
  0xa4，//2
  0xb0，//3
  0x99，//4
  0x92，//5
  0x82，//6
  0xf8，//7
  0x80，//8
  0x90，//9
  0x88，//A
  0x83，//B
  0xc6，//C
  0xa1，//D
  0x86，//E
  0x8e, //F
  0x00, //全亮
  0xff  //熄灭
};

2 原理图

① 数码管原理图：

② 数码管的位选使用138译码器进行解析，关于这块我们可以参考这篇文章：《​​数字器件认识 | 74HC138三八译码器的应用​​》。

③ MCU原理图：

3 代码

#include "reg52.h"           //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器

typedef unsigned int u16;     //对数据类型进行声明定义
typedef unsigned char u8;

sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;

u8 code LedChar[]={
    0x3F,  //"0"
    0x06,  //"1"
    0x5B,  //"2"
    0x4F,  //"3"
    0x66,  //"4"
    0x6D,  //"5"
    0x7D,  //"6"
    0x07,  //"7"
    0x7F,  //"8"
    0x6F,  //"9"
    0x77,  //"A"
    0x7C,  //"B"
    0x39,  //"C"
    0x5E,  //"D"
    0x79,  //"E"
    0x71,  //"F"
    0xff, //全亮
    0x00  //熄灭
};


/*******************************************************************************
 * 函 数 名       : main
 * 函数功能      : 主函数
 * 输    入       : 无
 * 输    出        : 无
*******************************************************************************/
void main()
{   
    LSA=0;
    LSB=0;
    LSC=0;  //控制138译码器的Y0输出低电平
    P0=LedChar[0];
    while(1);
}

简要分析：

• 整个程序实现给数码管最右边单独显示​​“0”​​​，段选连接到​​P0​​引脚，位选通过138译码器进行控制。
• 程序定义​​LSA、LSB、LSC​​​用于控制138译码器的​​A、B、C​​​引脚，当三者均设置低电平，就能控制138译码器的​​Y0​​​引脚输出低电平，从而达到控制位选。假设要控制​​Y6​​​引脚输出低电平，即选择数码管从左到右显示第2个，则​​LSA=0;LSB=1;LSC=1;​​。如果不明白，，，看这篇文章：《​​数字器件认识 | 74HC138三八译码器的应用​​》
• 定义​​LedChar​​​的时候使用了51 单片机的关键字 ​​code​​​。我们前边用到的​​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。