基于STM32开发板实现数码管显示

下载Keil uVision5
前往Keil官方网站（Keil官网）下载Keil uVision5开发环境的安装包。你可以选择注册一个Keil账户并下载最新版本的安装包，或者直接通过Google搜索“Keil uVision5 下载”找到安装链接。
安装Keil uVision5
下载完成后，双击安装包并按照提示进行安装。安装过程中，建议选择默认选项进行安装。安装完成后，启动Keil uVision5开发环境。
安装STM32支持包
在Keil中使用STM32开发时，需要安装STM32的支持包，支持包包含了相关的库和驱动文件，方便开发人员进行开发。
- 打开Keil uVision5后，点击菜单栏中的“Project” -> “Manage” -> “Pack Installer”。
- 在弹出的Pack Installer窗口中，选择"STMicroelectronics"目录，然后找到"STM32"相关的包，点击安装。根据提示，安装所有必需的包，确保STM32的标准库和驱动库都被正确安装。

2.2 配置STM32开发环境

完成Keil安装后，我们需要为STM32配置开发环境，确保开发板与Keil能够正常配合工作。

创建一个新的工程
打开Keil uVision5，点击菜单栏的“Project” -> “New Project”，在弹出的窗口中选择一个合适的位置来保存你的工程。给项目命名，并选择一个适合的文件夹路径。
选择合适的STM32型号
在“Select Device for Target”窗口中，选择你所使用的STM32型号。例如，如果你使用的是STM32F103系列的开发板，可以选择“STM32F103C8”作为目标芯片。点击“OK”完成选择。
配置目标设备的时钟设置
STM32的时钟系统可能需要配置，尤其是在使用定时器或外设时。可以在Keil中使用相关的库函数来配置系统时钟，以确保外设的正常工作。
添加标准库文件
在Keil中使用STM32时，最好添加STM32的标准外设库（HAL库）。在“Project”-> “Options for Target”，然后进入“C” tab，在“Include Paths”中添加HAL库的路径。这样可以方便我们直接使用STM32提供的外设库函数。

2.3 Proteus 8的搭建

Proteus 8是一款非常流行的电子电路仿真软件，可以帮助开发者验证硬件电路与软件代码的正确性。我们可以使用Proteus 8来模拟STM32开发板的运行，并验证跑马灯效果。

安装Proteus 8
首先，前往Proteus的官方网站（Proteus官网）下载并安装Proteus 8仿真软件。你可以选择试用版本或购买正版

3. 硬件连接与接线图

3.1 STM32开发板与74LS245连接

在这个项目中，STM32通过GPIO控制74LS245芯片，进而控制七段数码管的显示。74LS245芯片作为数据总线收发器，将STM32的GPIO信号传输到数码管。

3.2 七段数码管的接线与控制

每个七段数码管有7个LED段（A-L），每个段用一个GPIO端口来控制。74LS245的输出端与七段数码管的各个段连接，通过发送不同的控制信号，数码管可以显示数字。

3.3 Proteus 8仿真连接示意图（附图）

以下是Proteus 8仿真连接图：

硬件连接与接线图解释：

这张图展示了STM32F103R6开发板与74LS245驱动芯片及七段数码管的连接。下面是每个部分的详细解释：

1. STM32F103R8开发板

STM32的GPIO引脚（PA0-PA15，PB0-PB15）用于连接外部设备。在这张图中，STM32的GPIO引脚与74LS245芯片的输入端（A端口）相连接，用于发送数字信号到74LS245。

2. 74LS245芯片

74LS245是一个八位双向数据总线收发器，用于从STM32开发板传输数据到七段数码管的显示控制端。STM32通过74LS245的A端口将信号送到其B端口，从而控制显示器的各个段。
74LS245的CE端（芯片使能端）控制数据是否传输。通常，CE端保持激活状态，以便数据能传输到显示器。

3. 七段数码管

每个七段数码管由七个LED段（A-L）组成，用于显示数字或字母。在这张图中，74LS245芯片的输出（B端口）直接连接到七段数码管的各个段（A-L）。
通过控制这些段的开关，数码管可以显示不同的数字。例如，当某些段亮起时，显示数字“1”；其他段亮起时，显示数字“8”等。

4. 连接关系总结

STM32通过GPIO引脚控制74LS245芯片的输入端（A端），将数字信号发送到74LS245。
74LS245的输出端（B端）连接到数码管的七个段，每个段控制数码管的显示。
通过改变STM32发送到74LS245的数据，进而控制数码管的显示内容，从而在数码管上显示不同的数字。

4. 代码实现

4.1 Keil uVision5代码编写

4.1.1 GPIO初始化

STM32的GPIO端口控制七段数码管的显示，需要初始化相关的GPIO口。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);  // 启用GPIOC时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = 0xffff;  // 配置PC0-PC15引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;    // 配置为推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   // 设置GPIO速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);  // 初始化GPIOC端口

4.1.2 74LS245驱动配置

74LS245芯片的控制信号需要配置，以便传输数据到数码管。通过控制输入端A，将数字编码传送到B端，然后通过B端控制数码管。

// 设置74LS245为输出模式，控制数码管的段
GPIO_Write(GPIOC, temp);

4.1.3 数码管显示逻辑实现

根据输入的数字，生成相应的七段显示编码，并通过GPIO输出到74LS245，控制显示器的显示。

uint16_t table[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f};  // 数字0-9的七段编码
uint16_t disp[2];
uint16_t temp, i;

while(1)
{
    for(i = 0; i <= 9; i++)
    {
        disp[1] = table[i / 10];  // 高位显示
        disp[0] = table[i % 10];  // 低位显示
        temp = (disp[1] << 8) | (disp[0] & 0x0ff);  // 拼接显示的数值
        GPIO_Write(GPIOC, temp);  // 输出到GPIOC
        Delay(100);  // 延时
    }
}

4.2 代码详细分析

4.2.1 数码管的控制原理

通过控制GPIO引脚的电平，我们可以打开或关闭七段数码管的每个LED段。每个段对应一个数字的显示，例如“8”需要所有段都亮起，而“1”只需要显示“B”和“C”两段。

4.3 完整代码展示（附代码）

#include "stm32f10x.h"

uint16_t  table[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f};  // Table for displaying digits 0 to 9 in 7-segment encoding
uint16_t disp[2];
uint16_t temp, i;

void Delay(unsigned int count)  // Delay function
{
    unsigned int i;
    for(; count != 0; count--)
    {
        i = 500;
        while(i--);
    }    
}

int main(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);  // Enable GPIOC clock
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = 0xffff;  // Configure PC0-PC15 pins
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  // Set pins to push-pull output mode
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  // Set GPIO speed to 50MHz
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);  // Initialize GPIOC
    
    while(1)
    {
        // Loop through digits to display on 7-segment display
        for(i = 0; i <= 20; i++)
        {
            disp[1] = table[i / 10];  // Display the high digit
            disp[0] = table[i % 10];  // Display the low digit
            temp = (disp[1] << 8) | (disp[0] & 0x0ff);  // Combine the high and low digits
            GPIO_Write(GPIOC, temp);  // Output to GPIOC
            Delay(100);  // Wait for a while before displaying the next number
        }
    }
}