51单片机学习之4-数码管

一、数码管工作原理

数码管显示亮度高，响应速度快，可以在一些比较差的环境中使用。有1位、2位、4位、8位连体等。。。也有专用于显示时间的数码管。

如图，一位数码管由8个二极管构成，7个构成“日”字型，１个是小圆点。分共阴和共阳。共阴：所有二极管的负极连接在一起，接到电源负极。共阳：所有二极管的正极连接在一起，接到电源正极。（图（a）引脚画错了。）

驱动的原理都很简单，如共阳型数码管的驱动。图（b）右边的电路图可以看出，所有的二极管正极都接在电源正极，a、b、c、d、e、f、g、dp都接在单片机的IO口上，在《51单片机复习笔记1》：http://www.51hei.com/mcu/2111.html中介绍过驱动二极管的原理，所以这里只需要在相应的二极管负极给低电平即可让相应的二极管发光。

这里补充一下，为什么给高电平二极管就不亮，给低电平就亮呢。因为单片机是TTL电平，也就是说高电平即输出5V，低电平就不输出电压0V，二极管的正极接在电源的正极那就是5V，那么二极管的负极如果也给高电平的话，那么就相当于在二极管的负极也接到了5V，二极管两端都是5V没有电势差，就相当于没有通电一样，自然不会发光。给低电平即0V，那么二极管就有一个5V的电势差且是正向偏置，二极管自然就发光了，共阴型恰好相反。

看下图（设共阳型），假如我们要让数码管显示‘1’，那么只需要给b、c段的二极管低电平，其他为高电平即可让数码管显示‘1’。假如我们要让数码管显示‘2’，那么只给a、b、g、e、d低电平即可让数码管显示‘2’。要显示什么，只给相应的发光二极管低电平即可。

那么在实际编程中应该怎么写程序呢。

我们将a、b、c、d、e、f、g、dp八个引脚接到单片机的P1口，P1^0←a、P1^1←b.....P1^7←dp。画红框的是低四位。那么如果要显示2。

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

剩余的为1那么就是：10100100=0xA4

程序代码中将0xA4赋值给P1即可，如P1=0xA4;看图。

由于数码管需要占用单片机的IO口很多，所以一般会搭配74HC573芯片来扩展IO口。《51单片机复习笔记1》有介绍该芯片的使用方法。驱动原理一样。

数码管显示方式有两种：

静态显示：其实和上面一样，如P1=0xA4;那么P1一直维持0xA4那么数码管的每一段二极管的状态都会保持字形不变。变动P1的电平状态才会改变新字形。优点是占用CPU时间少。缺点是占用IO口多硬件设计复杂，特别是控制多位数码管时尤为占用IO口，成本较高。

动态显示：动态其实就是利用发光二极管的余晖和人眼视觉暂留作用。控制多位数码管时，将所有数码管的段选并联在一起，由位选线控制是哪位数码管接受段选编码。如下图一样。

例如：

P0组是并联所有数码管的段选。P2^6、P2^7选择哪位数码管。我要显示520，那么首先选中第一位数码管，然后送数字5的段编码控制段选的P0口。

然后再选中第二位数码管，再送数字2的段选编码给P0，这时候第一位数码管虽然断电，但是二极管并没有瞬间熄灭，所以还有余晖保持字形。
继续再选中第三位数码管送数字0的段选编码给P0，这时候第一、第二位数码管虽然都断电，但由于切换速度太快，余晖仍没有完全熄灭就造成三位数码管同时显示不同的数字字型的假象。