STM32-GPIO数码管动态显示

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分类专栏： SMT32嵌入式文章标签： stm32 单片机嵌入式硬件 arm c语言

于 2022-05-28 01:21:11 首次发布

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本篇文章将继续进一步了解GPIO外设输出模式

一、数码管原理

知道这一部分的朋友可以直接点击目录部分跳过这段跳过，这里介绍一下数码管的知识

1、LED数码管的结构

不管在嵌入式STM32中还是在单片机51中，我们经常采用LED数码管来显示我们系统的状态、运算结果等各种信息，LED数码管是机器和人对话的一种重要的输出设备。

单个LED数码管的外形和内部结构如上图所示。LED数码管由8个发光二极管组成，通过不同的发光字段组合可以显示数字（0~9）、字符（A~F、H、L、P、R、U、Y、符号"——"及小数点"."等）。

按照内部8个发光二极管的连接方式的不同，LED数码管可以分为共阳极与共阴极俩种，上图有结构图。

2、LED数码管工作原理

这里以共阳极LED数码管为例来阐述具体在单片机上的工作原理。

要使数码管显示数字或者字符，直接将相应的数字或者字符送入数码管的段控制端是不行的，必须使段控制端输出相应的字符编码。

如上图所示，八个发光二极管的阳极连接在一起，作为公共端（我们喜欢说位选端）阴极作为”段“控制端（我们说段选端）。

１）当公共端（位选端）接低电平时，所以二极管截止，不发光。

２）当公共端（位选端）接高电平时，当某段控制端为高电平，该段的发光二级管导通并点亮。通过点亮不同的段，显示不同的字符。如显示数字１时，ｂ、ｃ俩段接低电平其他段接高电平。

共阴极LED数码管与共阳极类似，这个里就不在进行介绍了。

这里给出共阳与共阴极数码的显示字形编码：

	共阳极	共阴极
字形	对应编码	对应编码
0	0xc0	0x3f
1	0xf9	0x06
2	0xa4	0x5b
3	0xb0	0x4f
4	0x99	0x66
5	0x92	0x6d
6	0x82	0x7d
7	0xf8	0x07
8	0x80	0x7f
9（g）	0x98(0x90)	0x67(0x6f)
A	0x88	0x77
B	0x83	0x7c
C（c）	0xc6(0xa7)	0x39
d	0xa1	0x5e
E	0x86	0x79
F	0x8e	0x71
H（h）	0x89(0x8b)	0x76(0x74)
L	0xc7	0x38
P	0x8c	0x73
U	0xc1	0x3e
.	0x7f	0x80
——	0xbf	0x40

3、数码管动态显示

1）动态显示的概念

动态显示是一种按位轮流点亮各位数码管的显示方式，即在某一时段，只让其中一位数码管的位选端有效，并送出相对应的字形显示编码。此时其他位数码管因位选端无效而处于熄灭状态。下一时端按顺序选通另一位数码管，并送出相对应的字形编码显示，按照此规律进行下去，即可使各位数码管分别间断的显示出相应的字符。虽然在同一时刻只有一位数码管点亮，但利用人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余晖效应，看到的确是多为数码管同时点亮显示，这个过程被称为动态扫描显示。

2）动态显示的接口

数码管的所有段选端共用一个8位的I/O端口，而每个数码管的位选端要占用一根I/O线，因此，n位动态显示数码管只占用一个8位的I/O端口和n根I/O线。显示n位数码时，连接段选的8位I/O端口依次送出n位数码的段码数据。同时，依次控制相应位公共端，当公共端电平位”0“（共阴极）或者”1“（共阳极）时，该位数码管点亮。

到这预备知识介绍完了现在开始写代码了

二、代码的实现

我们使用固件库编程，首先我们需要一个工程模板，详情可以看STM32固件库点亮LED灯_学c入门到入土的博客-优快云博客

LED头文件

#ifndef _LED_H_         //判断标号_LED_H_是否被定义，如果没有则#ifndef到#endif代码有效
#define _LED_H_
 
#include <stm32f10x.h>
 
#define LED_GPIO_PORT        GPIOC                  
//数码管的GPIO端口

#define LED_GPIO_CLK         RCC_APB2Periph_GPIOC    
//数码管相对应的时钟端口开启

#define LED_GPIO_PIN         GPIO_Pin_All            
//数码管的GPIO引脚号，All表示当前GPIOx的全部引脚

#define uchar unsigned char                          //给无符号字符型宏定义一个别名
#define uint unsigned int                            //给无符号整型宏定义一个别名
 
void LED_GPIO_Config(void);                             //数码管GPIO端口初始化函数

void delay_ms(uint ms);
//延时函数
 
#endif

LED.C文件

#include "led.h"
 
void LED_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
 
	  RCC_APB2PeriphClockCmd(LED_GPIO_CLK,ENABLE);
        /*开启数码管相关的GPIO外设时钟*/
 
	  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
        /*设置引脚模式为通用推挽输出*/
 
	  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=LED_GPIO_PIN;
        /*选择要控制的引脚*/
 
	  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
        /*设置引脚速率为50MHz*/
 
	  GPIO_Init(LED_GPIO_PORT,&GPIO_InitStructure);
        /*调用库函数初始化GPIO*/
}

void delay_ms(uint ms)  //延时函数
{
	unsigned int i,j;
	for(i=ms;i>0;i--)
		for(j=110;j>0;j--);
}

main.C文件

#include "led.h"
uchar LED_AC_table1[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
//共阳极数码编码
int main()
{
	LED_GPIO_Config();   //调用数码管GPIO外设初始化
	uint j=0x0100;       //这里是个算法变量的函数，这里就不展开讨论
	while(1)
	{
		for(int i=0;i<6;i++)   //循环选段
		{
			delay_ms(50);        //延时
			GPIO_Write(LED_GPIO_PORT,LED_AC_table1[i]+j);  //固件库函数选位输出相对应的字符
			if(j==0x2000)                                  //算法
			{
				j=0x0100;
			}
			else
			{
				j<<=1;
			}
		}
	}	
}

在仿真之前我们看一下我们又一个新的固件库函数

函数名	GPIO_Write()
函数原型	void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 PortVal)
功能描述	向指定的GPIO端口写入数据
输入参数1	GPIOx：x可以是A，B，C，D，来选择GPIO外设
输入参数2	PortVal：待写入端口数据寄存器的值