第四节 数码管模块
目录
一、数码管介绍
1、LED数码管
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。
2、单个数码管
（1）、单数码管电路图
1、数码管结构 ：单数码管由多个 LED 段组成，图中数码管有 a - g 七个段用于显示数字形状，还有一个 dp 段用于显示小数点。这些段通过不同的亮灭组合，能够显示 0 - 9 数字以及一些简单符号 。
2、引脚：图中显示了数码管的引脚对应关系，如引脚 1 对应 e 段、引脚 2 对应 d 段等。不同的数码管引脚定义可能不同，使用时要参照具体手册。
（2）、共阴、共阳极数码管
（一）、共阴极数码管
1、公共阴极：图中上方的引脚 3、8 连接在一起，代表数码管的公共阴极。在共阴极数码管中，此公共端需接低电平，才能使数码管正常工作。
2、段引脚：从 A - G 和 DP 分别对应数码管的七个显示段（a - g ）和小数点（dp）。其中 A 对应 a 段、B 对应 b 段，以此类推。每个段引脚连接着一个独立的发光二极管（LED）阳极 。
3、引脚编号：图中各段对应的引脚编号，如 A 段对应引脚 7、B 段对应引脚 6 等。这些编号用于在实际电路连接时，将数码管的引脚与外部电路（如单片机 I/O 口 ）准确连接。
当公共阴极接低电平后，通过向 A - G 和 DP 这些段引脚输入高电平，可点亮对应的 LED 段。例如，若要显示数字 “0”，需使 A、B、C、D、E、F 段引脚为高电平，G 和 DP 段引脚为低电平，各段 LED 点亮后即可组合成 “0” 的形状 。通过不同的段电平组合，就能显示 0 - 9 数字、小数点及部分简单字符。
（二）、共阳极数码管
共阳极数码管，即所有内部发光二极管（LED）的阳极连接在一起，形成公共端（引脚 3 和 8 相连 ）。工作时，公共端需接高电平，才能使数码管正常显示。
3、多个数码管
（1）、多个数码管电路图
1、数码管部分
（1）、数码管类型：采用共阴极数码管，标识为 LED1 - LED8 ，每个数码管有 a - g 七个显示段和一个 dp 小数点段，COM 为公共阴极引脚，需接低电平才能正常显示。
（2）、显示原理：通过控制各段引脚电平高低，不同段组合点亮来显示 0 - 9 数字、小数点等。如显示 “5”，需 a、c、d、f、g 段亮 。
2、驱动芯片部分
- 芯片型号：74HC245，是常用的双向总线驱动器，用于增强单片机 I/O 口驱动能力，以驱动数码管。
- 引脚功能：A0 - A7 和 B0 - B7 是数据输入输出引脚；DIR 引脚控制数据传输方向，此电路中 VCC 使其从 A 端口传向 B 端口 ；OE 为使能引脚，接地表示使能芯片工作。
3、其他元件
电阻 RP3、RP4：起限流作用，保护数码管和 74HC245 芯片，防止电流过大损坏器件。
4、工作过程
单片机通过 P00 - P07 引脚输出段码数据，经 74HC245 增强驱动后，传输到数码管各段引脚，控制数码管显示相应字符或数字 。
5、74HC138译码器
一、为啥用 74HC138？—— 省单片机引脚！
数码管要显示多位数字（比如 8 位数码管），直接用单片机控制，得占用 8 个位选引脚 + 8 个段选引脚 ，太费资源。
74HC138 是 3 输入、8 输出 的译码器，用 3 个单片机引脚 就能控制 8 个数码管的位选 ，大大节省 IO 口，这就是核心作用！
二、74HC138 咋选数码管？—— 3 个输入决定 8 个输出
- 输入（A、B、C）：接单片机的 3 个引脚（比如 P22、P23、P24 ），输入 3 位二进制信号（0 或 1 ），组合出 8 种状态（000 - 111 ，对应十进制 0 - 7 ）。
- 输出（Y0 - Y7）：对应 8 个数码管的 位选端 ，默认输出高电平；当输入对应某状态时，其中 1 个输出低电平 ，选中对应的数码管。
举个栗子：
- 输入 A=0、B=0、C=0（二进制 000 ）→ Y0 输出低电平 → 选中第 1 个数码管；
- 输入 A=1、B=0、C=0（二进制 001 ）→ Y1 输出低电平 → 选中第 2 个数码管；
- 以此类推，直到输入 111 ，Y7 输出低电平，选中第 8 个数码管。
三、和数码管咋配合显示？—— “位选 + 段选” 动态扫描
数码管显示分 “位选”（选哪个数码管亮） 和 “段选”（亮数码管的哪几段，显示啥数字） ，74HC138负责 位选，流程如下：
- 单片机给 74HC138 送 输入信号（比如选 Y0 ，让第 1 个数码管工作 ）；
- 74HC138 Y0 输出低电平 ，选中第 1 个数码管；
- 单片机给 段选引脚 送信号（比如要显示 “1” ，就点亮数码管的 b、c 段 ）；
- 第 1 个数码管显示 “1” ，然后快速切换到下一个数码管（比如 Y1 ），重复步骤 1 - 3 ……
因为切换速度极快（人眼跟不上），利用 “视觉暂留” ，看起来就像 8 个数码管同时亮啦！
四、总结
74HC138 就是个 “数码管选号器” ：用 3 个引脚控制 8 个数码管的 “选谁亮” ，配合单片机的 “段选信号” ，快速切换实现多位显示，省引脚又能动态控制，记住 “3 入选 8 出，配合段选动态扫” 就懂啦！
（2）、共阴、共阳极数码管
略
二、C语言补充知识
1、数组
数组：把相同类型的一系列数据统一编制到某一个组别中，可以通过数组名+索引号简单快捷的操作大量数据。
2、C51子函数
子函数：将完成某一种功能的程序代码单独抽取出来形成一个模块，在其它函数中可随时调用此模块，以达到代码的复用和优化程序结构的目的。
三、程序设计
上图是在第三个数码管显示6。要从下往上读 0111 1101 化成 十六进制为 0x7D。即将P0口设成0x7D。
（一）、数码管静态显示
#include <REGX52.H>
unsigned char NixieTable[] = {0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};
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 = NixieTable[Number];
}
void main(){
Nixie(2,2);
while(1){
}
}（二）、数码管动态显示
1、数码管工作原理：（1）位选——段选—清零—位选——段选—清零—......要注意消影
#include <REGX52.H>
unsigned char NixieTable[] = {0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};
void Delay(unsigned int xms) //@12.000MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms--){
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
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 = NixieTable[Number];
Delay(1);
P0 = 0x00;
}
void main(){
while(1){
Nixie(1,1);
Nixie(2,2);
Nixie(3,3);
}
}现象：
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