51单片机编程学习笔记——动态数码管

有了《51单片机编程学习笔记——74HC138译码器》和《51单片机编程学习笔记——74HC245八路三态输出双向收发器》的基础，我们就可以开始学习动态数码管的编程方法。
我们首先要看下动态数码管的电路图

选位置

可以看到该开发板上的动态数码管使用了两个元器件：74HC138译码器和74HC245八路三态输出双向收发器。
在《51单片机编程学习笔记——74HC138译码器》一文中，我们知道该译码器将3位二进制数转换成8个管脚的输出，并且只有一个管脚是低电平，其他都是高电平。这样我们就可以使用该原理选择出动态数码管中的一位。比如我们希望左起第1个数字区域点亮，则可以让LED8端口为低电平，其他位高电平(只要让P24 P23 P22 都处于高电平即可，即0x111)。

这是因为动态数码管的每个数字区域是8个LED组成，它们分别是a、b、c、d、e、f、g和dp。这些LED的阳极可以连在一起，形成共阳极结构。这样我们可以通过控制每个LED的阴极电压来控制其是否点亮；对应的，有些数码管将这8个LED的阴极连在一起，形成共阴极结构。这个时候我们就可以通过控制每个LED的阳极电压来控制其是否点亮。我们开发板上的数码管就是共阴极方案。

由于这些LED的一端接的是P0系列管脚，提供了高电平。这样另外一端（共极）要提供低电平，才能让LED点亮。而74HC138译码器正好将选择的管脚设置为低电平。其他另外一端（共极）提供高电平的LED区域，因为形成不了电压差，所以不会点亮这8个LED等，从而不会显示任何数字。

显数字

然后我们需要分析下组成我们认识的数字需要点亮哪些LED灯。比如我们需要形成数字“0”，则除了dp和g不用点亮外，其他都要点亮；在比如数字8，除了dp不用点亮外，其他都要点亮。
下面给出了数字和需要点亮的LED灯之间的关系，区分了共阴极和共阳极两种动态数码管：

• 共阴极方案

显示数字	需点亮的 LED 段	二进制编码（abcdefgdp）	十六进制编码
0	a、b、c、d、e、f	0011 1111	0x3F
1	b、c	0000 0110	0x06
2	a、b、d、e、g	0101 1011	0x5B
3	a、b、c、d、g	0100 1111	0x4F
4	b、c、f、g	0110 0110	0x66
5	a、c、d、f、g	0110 1101	0x6D
6	a、c、d、e、f、g	0111 1101	0x7D
7	a、b、c	0000 0111	0x07
8	a、b、c、d、e、f、g	0111 1111	0x7F
9	a、b、c、d、f、g	0110 1111	0x6F

• 共阳极方案

显示数字	需点亮的 LED 段	二进制编码（abcdefgdp）	十六进制编码
0	a、b、c、d、e、f	1100 0000	0xC0
1	b、c	1111 1001	0xF9
2	a、b、d、e、g	1010 0100	0xA4
3	a、b、c、d、g	1011 0000	0xB0
4	b、c、f、g	1001 1001	0x99
5	a、c、d、f、g	1001 0010	0x92
6	a、c、d、e、f、g	1000 0010	0x82
7	a、b、c	1111 1000	0xF8
8	a、b、c、d、e、f、g	1000 0000	0x80
9	a、b、c、d、f、g	1001 0000	0x90

这儿需要提醒下，二进制的顺序要从高位向低位，即从P07到P00。

实验

在有了上面的铺垫后，我们通过代码实现如下功能：从坐起第一个位置开始，逐位显示0~7。

首先我们需要选择在哪个位置上显示数字

void select_led_index(unsigned char index) {
	// 如果index=0,则P22=1,P23=1,P24=1
	// 如果index=1,则P22=0,P23=1,P24=1
	// 如果index=2,则P22=1,P23=0,P24=1
	// 如果index=3,则P22=0,P23=0,P24=1
	// 如果index=4,则P22=1,P23=1,P24=0
	// 如果index=5,则P22=0,P23=1,P24=0
	// 如果index=6,则P22=1,P23=0,P24=0
	// 如果index=7,则P22=0,P23=0,P24=0
	P22 = (index & 0x01) ? 0 : 1;
    P23 = (index & 0x02) ? 0 : 1;
    P24 = (index & 0x04) ? 0 : 1;
}

然后在选择位置上显示各个数字

unsigned char digit[10] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f};
……
void display(unsigned char index, unsigned char digit) 
{	
	select_led_index(index);
	P0 = digit;
}
……
for(i=0;i<8;i++) {
	display(i, digit[i]);
	Delay(200);
}

完整代码如下

#include <REG52.H>
#include <intrins.h>

void Delay1ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j;

	_nop_();
	i = 2;
	j = 199;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}

void Delay(unsigned int millisecond) {
	unsigned int i = 0;
 	for (i = 0; i < millisecond; i++) {
		Delay1ms();	
	}
}

sbit P22 = P2^2;
sbit P23 = P2^3;
sbit P24 = P2^4;

void select_led_index(unsigned char index) {
	// 如果index=0,则P22=1,P23=1,P24=1
	// 如果index=1,则P22=0,P23=1,P24=1
	// 如果index=2,则P22=1,P23=0,P24=1
	// 如果index=3,则P22=0,P23=0,P24=1
	// 如果index=4,则P22=1,P23=1,P24=0
	// 如果index=5,则P22=0,P23=1,P24=0
	// 如果index=6,则P22=1,P23=0,P24=0
	// 如果index=7,则P22=0,P23=0,P24=0
	P22 = (index & 0x01) ? 0 : 1;
    P23 = (index & 0x02) ? 0 : 1;
    P24 = (index & 0x04) ? 0 : 1;
}

void display(unsigned char index, unsigned char digit) 
{	
	select_led_index(index);
	P0 = digit;
}

void main() {
	unsigned char i;
	unsigned char digit[10] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f};
	while(1) {
		for(i=0;i<8;i++) {
			display(i, digit[i]);
			Delay(200);
		}
	}
}