【51单片机】实现一个动静态数码管显示项目（前置知识铺垫，代码＆图演示）(5)

前言

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目录

  • 一.前置操作
    • 1.LED数码管介绍
    • 2.位选的基本概念
    • 3. 1位数码管的引脚（10个）定义（应用【位选】概念）
    • 4. 4位1体数码管的引脚（12个）定义
    • 5.138译码器
      • (5.1)138译码器的作用
      • (5.2)138译码器的使能端
      • (5.3)138译码器的输出端
      • (5.4)138译码器的输入端
    • 6.74HC245芯片（双向数据缓冲器）
      • (6.1)74HC245芯片的作用
      • (6.2)74HC245芯片的使能端【OE（LE）引脚】
      • (6.2)74HC245芯片的方向选择端【DIR引脚】
        • (6.2.1)[J21跳线帽]
        • (6.2.2) 数码管模块为什么要加上74HC245芯片？
    • 7.104电容
    • 8. 4位1体排阻部分（限流电阻）
  • 二.基本的静态数码管显示
    • 1.总结步骤：怎么样让某盏灯显示数字
    • 2.根据原理图，确定LED第几个亮的位选（注意：数据端位对应端口端位，即高位对高位）
    • 3.根据原理图，确定LED数字的段选（注意：数据端位对应端口端位，即高位对高位）
    • 4.代码演示
  • 三.自定义的静态数码管显示（代码演示）
  • 四.自定义的动态数码管显示
    • 1.视觉暂留原理
    • 2.消影问题
    • 2.利用自定义延时函数封装（代码演示）

一.前置操作

1.LED数码管介绍

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2.位选的基本概念

  • 在单片机中，位选通常指的是 选择特定的寄存器位或者特定的位操作 。单片机中的寄存器通常是一个二进制数，每一位都代表一个特定的状态或者功能。当进行位选时，我们通常是指通过编程来选择特定的寄存器位，或者对特定的寄存器位进行操作， 比如置位（设置为1）或者清零（设置为0） 。这种操作可以用来控制单片机的各种功能，比如控制输入输出、控制器件的工作状态等。

3. 1位数码管的引脚（10个）定义（应用【位选】概念）

  • 1位数码管
  • 两种连接方式： 共阴极链接，共阳极链接
  • 【3,8引脚】事实上是同一个引脚，引出来两根 ，可以接正也可以接负
  • 数码管的链接实际上符合： 就近原则
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  • 例：我们要展示数字6，用共阴极的LED：
  1. 位选3,8译码器为0或者低电平
  2. 对应设置A，B，C，D，E，F，G，DP的L口（即7 6 4 2 1 9 10 5）
  3. 如图所示1011 1110 就是这个LED的段码在这里插入图片描述

4. 4位1体数码管的引脚（12个）定义

  • 4位1体数码管
  • 分成4个小的单元，各自小的单元的公共端各自独立（图中12，9，8，6引脚）
  • 剩余位选端为（10 7 4 2 1 10 5 3）
    在这里插入图片描述
  • 例：我们要展示第三个LED的数字1，用共阴极的LED：
  1. 位选8为0或者低电平，【12，9，6】为1
  2. 对应设置A，B，C，D，E，F，G，DP的L口（即11 7 4 2 1 19 5 3）
  3. 如图所示1001 1111 就是这个LED的段码
    在这里插入图片描述

5.138译码器

(5.1)138译码器的作用

  • 138译码器可以用于 选择某个特定的输出端
  • 通常被用于将输入的二进制数据转换成对应的输出信号。它通常有三个输入端和八个输出端。输入端通常是三位二进制数据，而输出端则对应着八种可能的组合。138译码器的作用是将特定的输入编码转换成相应的输出信号，从而实现特定的逻辑功能或控制。

(5.2)138译码器的使能端

  • 使能端：“使能端”是指在数字电路或者数字系统中用来 启用或者禁用某种功能或操作的输入端口 。当使能端为有效状态 时，相应的功能或操作会被激活或者允许执行；而当使能端为无效状态时，相应的功能或操作会被禁用或者停止执行。、
  • 如下图所示，138译码器中的使能端
  • 必须6号引脚接1 ； 4号五号引脚接0，元器件才能工作
  • 实际中并不需要管它，因为其上电就工作
    在这里插入图片描述

(5.3)138译码器的输出端

  • 我们观察输出端的Y0~Y7
  • 上方有横线，代表低电平有效 —— 即此时LED亮，位选为0；

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  • 我们查看开发板图，发现： LED1~8接到的是138译码器的输出端
    在这里插入图片描述

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(5.4)138译码器的输入端

  • 输入端C->B->A，从左到右： 高位到低位,表示一个二进制数
  • 这个2进制是n，就代表Yn有效
  • 有效： 上方有横线，代表低电平有效 —— 即此时LED亮，位选为0；
  • 如果CBA为000，就代表Y0有效，Y0为0
  • 接着再找Yn对应的LED
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6.74HC245芯片（双向数据缓冲器）

(6.1)74HC245芯片的作用

  • 它的作用是允许数据在 两个方向上 进行传输，同时提供了 数据缓冲和隔离的功能 ，以及 提高驱动能力
  • 双向数据缓冲器通常被用于数字系统中，特别是在多个设备或模块之间进行数据传输时。它可以有效地解决数据传输速度不匹配、数据格式不一致以及数据冲突等问题，从而提高了系统的稳定性和可靠性。

(6.2)74HC245芯片的使能端【OE（LE）引脚】

  • 如图所示， OE（LE）上方有横线，代表低电平有效
    在这里插入图片描述

(6.2)74HC245芯片的方向选择端【DIR引脚】

  • 英文注释为direction（方向）
  • 决定了数据是把左送右边，还是右边读回来
  • DIR接 高电平，把数据输送到右边；
  • DIR接 低电平，把数据读回左边；
    在这里插入图片描述
  • 如电路图所示：DIR引脚接的是LE引脚，也就是J21跳线帽
  • 我们这个静态数码管显示的项目只需要，写数据而不需要读
  • 所以LE接高电平即可， 也就是跳线帽链接LE和VCC
    在这里插入图片描述
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(6.2.1)[J21跳线帽]
  • 跳线帽是一种用于在电子电路板上进行连接的小组件。它通常由一个塑料外壳和两个金属引脚组成。跳线帽的作用是在电路板上的引脚之间建立连接，从而改变电路的功能或功能
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(6.2.2) 数码管模块为什么要加上74HC245芯片？
  • 单片机高电平的驱动能力有限，最大电流不能太大
  • 单片机低电平的驱动能力强一些（LED采用低电平点亮会更亮一些）
  • 所以我们要加上 74HC245芯片（双向数据缓冲器） 提高驱动能力
  • 驱动的能力来源——双向数据缓冲器上的电源

7.104电容

  • 滤波电容是一种用于电路中的被动元件，其主要作用是在电路中实现 滤波 功能。滤波电容可以通过对不同频率的信号进行响应，将高频或低频信号滤除或通过，从而实现对信号的滤波处理
  • 作用：用来稳定电源
  • 单位：F（法拉）
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8. 4位1体排阻部分（限流电阻）

  • 四位一体
    在这里插入图片描述
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二.基本的静态数码管显示

  • 这次实验：让LED6显示数字6

1.总结步骤：怎么样让某盏灯显示数字

图中以LED4示例

  1. 控制138译码器的3个口，让其输出口选中对应的LED
  2. 给P0口一个段码的数据，经过缓冲器，送到公共段码端
    在这里插入图片描述

2.根据原理图，确定LED第几个亮的位选（注意：数据端位对应端口端位，即高位对高位）

  • 因为 数据端位对应端口端位，即高位对高位 ；
  • 我们要让LED6亮，138译码器需要输入5对应到Y5即101；所以反推出我们的位选为P2_2=1;P2_3=0;P2_4=1;
    在这里插入图片描述

3.根据原理图，确定LED数字的段选（注意：数据端位对应端口端位，即高位对高位）

  • 因为 数据端位对应端口端位，即高位对高位 ；所以反推出我们的段选为0111 1101
    在这里插入图片描述
  • 寄存器不支持二进制，所以我们将其转换成十六进制P0=0x7D;
    在这里插入图片描述

4.代码演示

  • 烧写进单片机步骤详情LED实验烧写部分：传送门
#include <REGX52.H>void main()
{
//138译码器P2_2=1;P2_3=0;P2_4=1;P0=0x7D;while(1){}}
  • 现象：我们烧写入单片机后，可以发现LED6处出现数字6

三.自定义的静态数码管显示（代码演示）

  • 根据数码管段码图，以及while函数，我们进行改装
    在这里插入图片描述
#include <REGX52.H>unsigned char smgduan[17]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71};void Nixie(unsigned char Location,Number)
{switch(Location){case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;			case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;			case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;			case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;}P0=smgduan[Number];}void main()
{Nixie(2,2);//控制第几个灯亮什么数字while(1){}
}

四.自定义的动态数码管显示

1.视觉暂留原理

  • 利用视觉暂留原理：视觉暂留原理是指在人眼观察到快速连续变化的图像时，由于视觉系统的特性，前一幅图像留存在视网膜上的印象会持续一段时间，从而使得人眼看到的图像在一定时间内仍然保持在视野中，这就是所谓的视觉暂留。

2.消影问题

  • 数码管显示主要分两个过程：1.位选 2.段选
  • 我们发现在用视觉暂留原理解决显示问题后，显示过程中会出现 数字乱位 的问题
  • 出现问题的原因： 单片机处理速度很快，上一个过程的段暄会影响到这个过程的位选
  • 解决方法：在每一个过程中间加入一个 清零步骤 P0=0x00;
    在这里插入图片描述

2.利用自定义延时函数封装（代码演示）

#include <REGX52.H>unsigned char smgduan[17]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71};void Delay(unsigned int xms)		
{unsigned char i, j;while(xms){i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);xms--;}}void Nixie(unsigned char Location,Number)
{switch(Location){case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;			case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;			case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;			case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;}P0=smgduan[Number];Delay(1);//Á¢¿ÌÇå0ÊýÂë¹Ü»á±äµÃºÜ°µP0=0x00;//ÏûÓ°
}void main()
{while(1){Nixie(1,1);Delay(20);Nixie(2,2);Delay(20);Nixie(3,3);Delay(20);Nixie(2,2);}
}

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