2024开源蓝桥系列（三）：数码管的静态，动态显示以及消影原理

2024年11月13日

静态显示

1. 数码管的内部结构

LED数码管一般由多个LED灯组成，显示不同的数字或字符。在我们使用的板子中，数码管由7个长条状LED和1个圆形LED组成。常见的数码管有两种类型：共阳数码管（板子上的）和共阴数码管。

共阳数码管：阳极连接到高电平（1），A、B、C、D等连接到低电平（0）时，LED灯点亮，显示数字。
共阴数码管：与共阳数码管相反，阴极连接到低电平。

2. 数码管的显示原理

数字是通过将特定的LED点亮来显示的。每个数字的显示可以用16进制编码表示。通常，在比赛中会提供数字0到9的16进制编码，我们不需要记住这些编码，只需要理解原理，并能够正确地显示所需的数字。

3. 数码管显示的原理图

在图2中，数码管连接了COM1-COM8，A1-DP1，表示8个数码管的控制信号。P0端口负责控制数码管的显示，573锁存器用于存储显示数据。

当Y6C为高电平（1）时，P0口控制选择哪个数码管。
当Y7C为高电平（1）时，P0口控制选中的数码管显示的数字。

图2 数码管原理图

4. 静态显示代码

#include <STC15F2K60S2.H>
#include <intrins.h>

unsigned char code SMG[10] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};  // 共阳极数码管段码表
//                           0    1    2    3    4    5    6    7    8    9   

/*   数码管静态显示   */
void slect_138_573(unsigned char channel, unsigned char dat)  // 对P2与P0赋值
{
    /* 选择通道并且输入数据 */
    P0 = 0x00;  /* 将原来P0口中的数据清0 */
    P0 = dat;    /* 这里用P0而不用其他端口是因为我们操作LED、数码管、继电器、蜂鸣器都是对P0进行操作 */
    switch(channel)  /* 选择通道 */
    {
        case 4:  /* 使Y4输出低电平0，也就是操作LED */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0x80;  /* （P2 & 0x1f）就是将前3位清0，再操作前3位。将0x80转为2进制1000 0000，这里只看前3位100就是Y4 */
        break;
        case 5:  /* 使Y5输出低电平0，也就是操作继电器和蜂鸣器 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0xa0;
        break;
        case 6:  /* 使Y6输出低电平0，也就是操作8个数码管 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0xc0;
        break;
        case 7:  /* 使Y7输出低电平0，也就是操作8个数码管中的1个数码管显示值 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0xe0;
        break;
        case 0:  /* 关闭所有通道 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0x00;
        break;
    }
    P2 = (P2 & 0x1f) | 0x00;  /* 使用后，关闭所有通道 */
}

void SMG_Display_Bit(unsigned char pos, unsigned char value)
{
    slect_138_573(6, 0x01 << pos - 1);  // 选择哪个数码管亮
    slect_138_573(7, value);            // 亮的数码管显示什么
}

void System_init(void)  // 关闭LED与蜂鸣器继电器
{
    slect_138_573(4, 0xff);  // 关LED
    slect_138_573(5, 0x00);  // 关继电器蜂鸣器
}

void main(void)
{
    System_init();
    while(1)
    {
        SMG_Display_Bit(1, SMG[0]);
    }
}

/*   数码管静态显示   */

动态显示

1. 动态显示原理

动态显示的原理利用了人眼的视觉暂留效应和LED的余辉效应。尽管每个数码管并非同时点亮，但通过快速扫描数码管，给人以连续显示的效果。具体操作中，我们通过对数码管进行循环扫描，并加入一定的延迟，形成动态显示效果。

2. 动态显示代码

#include <STC15F2K60S2.H>
#include <intrins.h>

unsigned char code SMG[10] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};  // 共阳极数码管段码表
//                           0    1    2    3    4    5    6    7    8    9   

/*   数码管动态显示   */

void Delay1ms()		//@12.000MHz
{
    unsigned char i, j;

    i = 12;
    j = 169;
    do
    {
        while (--j);
    } while (--i);
}

void delay_ms(int x)
{
    while(x--)
    {
        Delay1ms();
    }
}

void slect_138_573(unsigned char channel, unsigned char dat)
{
    /* 选择通道并且输入数据 */
    P0 = 0x00;  /* 将原来P0口中的数据清0 */
    P0 = dat;    /* 这里用P0而不用其他端口是因为我们操作LED、数码管、继电器、蜂鸣器都是对P0进行操作 */
    switch(channel)  /* 选择通道 */
    {
        case 4:  /* 使Y4输出低电平0，也就是操作LED */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0x80;  /* （P2 & 0x1f）就是将前3位清0，再操作前3位。将0x80转为2进制1000 0000，这里只看前3位100就是Y4 */
        break;
        case 5:  /* 使Y5输出低电平0，也就是操作继电器和蜂鸣器 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0xa0;
        break;
        case 6:  /* 使Y6输出低电平0，也就是操作8个数码管 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0xc0;
        break;
        case 7:  /* 使Y7输出低电平0，也就是操作8个数码管中的1个数码管显示值 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0xe0;
        break;
        case 0:  /* 关闭所有通道 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0x00;
        break;
    }
    P2 = (P2 & 0x1f) | 0x00;  /* 使用后，关闭所有通道 */
}

void SMG_Display_Bit(unsigned char pos, unsigned char value)
{
    slect_138_573(6, 0x01 << pos - 1);
    slect_138_573(7, value);
    delay_ms(2);
    // delay_ms(50);  // 延时太长数码管就做不到动态显示

    // 消影
    slect_138_573(6, 0x01 << pos - 1);
    slect_138_573(7, 0xff);
}

void System_init(void)
{
    slect_138_573(4, 0xff);
    slect_138_573(5, 0x00);
}

void main(void)
{
    System_init();
    while(1)
    {
        SMG_Display_Bit(1, SMG[1]);
        SMG_Display_Bit(8, SMG[6]);
    }
}

/*   数码管动态显示   */

Archive

Recent Posts