元件说明

数码管介绍

LED数码管是一种简单、廉价的显示器，是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件。

开发板上的数码管相关元件：

查询开发板原理图：

一位数码管引脚定义

右上为共阴极连接，右下为共阳极连接。3和8引脚表示共阴极或共阳极。

一位数码管上共有8个LED，正好与1字节相对应，并且51单片机也是8位单片机，这为我们操作数码管提供了很大便利。

图中从左到右的ABCDEFGDP是顺序的。而引脚编号却是乱序的，这是因为各个LED取就近的引脚来连接。通常使用ABCDEFGDP顺序来操作数码管。

例如，如果希望数码管显示数字6，则需要点亮ACDEFG。

对于共阴极连接，首先在共阴极接地，称为位选（相当于此位的开关，不位选的话这一位就不会亮。如果有多个数码管就需要位选希望显示的数码管）。之后在下方的电路中进行段选，依次输入10111110（称为段码）即可。

对于共阳极连接，在共阳极接入VCC（位选）。之后输入段码01000001（对应ABCDEFGDP，称为段选）即可。

四位数码管引脚定义

右上为共阴极连接，右下为共阳极连接。共阴极和共阳极单独引出（图中的12,9,8,6）。

需要哪个位显示就位选哪个位。段选方式与之前一样，不过不同位的相同段都连接在一起。

这种连接方式不能同时控制4位数码管显示4个不同的数字，因为各个段选端都接在一起。即使让它们同时亮，显示的内容也是一样的。为了使四位数码管各个位显示不同内容，通常会快速地交替显示各个位，利用人眼的余晖效应来达到同时显示不同内容的效果（动态数码管显示）。

例如，要让第三个数码管显示1，其他数码管不亮。对于共阴极连接，位选8，然后段选01100000即可。

138译码器 74HC138

74HC138，有时也会使用74LC138。

上述两个芯片在使用上基本没有区别，中间的字母表示电压、功耗上的差异。他们都属于较为古老的74系列。

主要用于通过3个引脚控制8个引脚，节省单片机IO口。此处用于数码管的位选。

引脚介绍

左上ABC为控制引脚，接在单片机IO口上。

右侧为输出引脚，接在2个4位数码管的8个共阴极端。引脚上方的横线表示低电平有效。

上下分别为VCC，GND。

左下为使能引脚。此处要使芯片工作，需要对G1输入1，对G2A和G2B输入0。

使用方法

3个输入端，每个有0和1两种状态，可以看做3位二进制数（C为最高位，A为最低位），能表示十进制0~7的8种状态，刚好就对应了右侧的8个输出端。

因为低电平有效，通过输入端选中的引脚会输出0，其余引脚输出1。因此被选中的引脚就可以位选共阴极数码管。同一时间只能有1个输出引脚有效。

双向数据缓冲器 74HC245

用于放大信号，增强驱动能力。单片机高电平驱动能力有限，而使用此芯片可以使用芯片外接电源来驱动，因此单片机只需提供控制信号。此处用于增强单片机驱动能力以进行段选。

引脚介绍

右下角输入电源VCC，GND。有时需要给VCC、GND之间加电容来进行电源滤波。

左下角OE（低电平有效）应该写作CE（Chip Enable 芯片使能），给其低电平就可以让芯片工作。

左下角DIR（Direction）控制信号方向，高电平从左到右，低电平从右到左。

左侧A接单片机，右侧B接数码管进行段选。

静态数码管显示

实现在第三个数码管上显示6。

在位选处，通过38译码器选择第三个数码管。

在段选处，从A到DP依次为1011 1110。注意在控制一整个寄存器输出时，由于高低位是反的，所以需要反着输出至P0，即0111 1101(0x7D)。

#include <REGX52.H>

void main()
{
    //位选，使38译码器选中Y5 -> LED6
    P2_4 = 1;
    P2_3 = 0;
    P2_2 = 1;
    //段选，输出6的段码
    P0 = 0x7D;
    while(1);
}

将控制数码管的代码函数化：

//0~9的段码
int nums[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};

void Nixie(char location, char num) //参数：显示位置和要显示的数字
{
    //位选
    location = 7 - location;
    P2_2 = (location >> 0) % 2;
    P2_3 = (location >> 1) % 2;
    P2_4 = (location >> 2) % 2;

    //段选
    P0 = nums[num];
}

将代码函数化，进一步优化程序：

#include <REGX52.H>

//0~9的段码
int nums[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};

void Nixie(char location, char num) //参数：显示位置和要显示的数字
{
    //位选
    location = 7 - location;
    P2_2 = (location >> 0) % 2;
    P2_3 = (location >> 1) % 2;
    P2_4 = (location >> 2) % 2;

    //段选
    P0 = nums[num];
}

void main()
{
    Nixie(2, 6);
    while(1);
}

效果：

动态数码管显示

目前的电路在同一时间只能在一位显示内容，因此我们控制单片机对其快速地扫描，利用人眼的余晖效应达到同时显示的效果。

    while(1)
    {
        Nixie(0, 1);
        Nixie(1, 2);
        Nixie(2, 3);
    }

但是按照上述思路，如果扫描速度太快会出现残影现象（显示123的图样）：

原因是程序反复重复“位选-段选-位选-段选……”操作。但是在“段选-位选”时，选择完下一位，但上一位的段选数据还存在，所以会短暂地显示在下一位的位置上“窜位”。

解决方法是在每次位选之前将段选数据清零。

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>

void Delay(int xms)     //@11.0592MHz延时xms
{
    unsigned char i, j;
    while(xms--)
    {
        _nop_();
        i = 2;
        j = 199;
        do
        {
            while (--j);
        } while (--i);
    }

}

//0~9的段码
int nums[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};

void Nixie(char location, char num)
{
    location = 7 - location;
    P2_2 = (location >> 0) % 2;
    P2_3 = (location >> 1) % 2;
    P2_4 = (location >> 2) % 2;
    P0 = nums[num];

    Delay(1);   //清零前使其稳定显示1ms
    P0 = 0x00;  //清零
}

void main()
{
    while(1)
    {
        Nixie(0, 1);
        Nixie(1, 2);
        Nixie(2, 3);
    }
}

效果：