4.1.數(shù)碼管顯示原理

數(shù)碼管的顯示原理是由多個發(fā)光的二極管共陰極或者共陽極組成的成“8”字形的顯示器件。數(shù)碼管通過不同的組合可用來顯示數(shù)字0~9、字符A ~ F及小數(shù)點“.”。數(shù)碼管的工作原理是通過控制外部的I/O端口進行驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，使用不同的段碼從而形成字符顯示出我們要的數(shù)字。數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別由字母A、B、C、D、E、F、G、DP來表示。

當(dāng)數(shù)碼管特定的引腳加上高電平后，這些特定的發(fā)光二極管就會發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。如：在一個共陰極數(shù)碼管上顯示一個“8”字，那么就對A、B、C、D、E、F、G對應(yīng)的引腳置高電平。發(fā)光二極管的陽極共同連接至電源的正極稱為共陽極數(shù)碼管，這種類型的數(shù)碼管點亮需要對引腳置低電平；發(fā)光二極管的陰極共同連接到電源的負極稱為共陰極數(shù)碼管，點亮共陰極數(shù)碼管需要對相應(yīng)的引腳置高電平。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。

圖4-1 數(shù)碼管模型圖

共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。

共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。

4.2.數(shù)碼管原理圖與實物圖

如果數(shù)碼管可以顯示多位數(shù)字，如我們的電壓電流表所示。那么除了控制段碼來選擇要顯示的內(nèi)容，還要選擇位碼來控制某一個數(shù)碼管的亮滅。

圖4-2 電壓電流表三位數(shù)碼管

數(shù)碼管的原理圖如下，可以看出除了上述的段碼引腳之外，還有COM1、COM2、COM3的位碼引腳，三個位碼引腳分別控制三個數(shù)碼管的亮滅情況，且低電平有效。

圖4-3 三位數(shù)碼管原理圖

4.3.數(shù)碼管驅(qū)動顯示

驅(qū)動顯示數(shù)碼管的思路是：先將A、B、C、D、E、F、G所代表的引腳從低到高編號，列出數(shù)碼要顯示數(shù)字的段碼值。比如要顯示數(shù)字5，則段碼值為0x6d，二進制表示為01101101，這說明G置1，F(xiàn)置1，E置0，D置1，C置1，B置0，A置1，最高位則是DP的值。將要顯示的數(shù)字以段碼值的方式儲存在數(shù)組里以供調(diào)用，可以簡化程序。

接著以循環(huán)的方式結(jié)合switch語句對A、B、C、D、E、F、G的亮滅情況進行單獨計算，先將段碼值確定后再進行位碼的選擇，可以避免因單片機執(zhí)行程序的時間而造成顯示效果的不足。

具體程序如下，將所有與數(shù)碼管顯示相關(guān)的函數(shù)保存在新建的 Seg_Reg.c 文件

/*  共陰數(shù)碼管編碼表：
 0x3f   0x06   0x5b  0x4f  0x66  0x6d  0x7d  0x07  0x7f  0x6f 
  0      1      2     3     4     5     6     7     8     9 
 0xbf   0x86   0xdb  0xcf  0xe6  0xed  0xfd  0x87  0xff  0xef           
  0.     1.     2.    3.    4.    5.    6.    7.    8.    9. */
 
             
uint8_t Seg_Table[20] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f,
                         0xbf, 0x86, 0xdb, 0xcf, 0xe6, 0xed, 0xfd, 0x87, 0xff, 0xef};
/*對段碼值進行存儲*/


void Seg_Init(void)      //查找原理圖對數(shù)碼管相關(guān)引腳進行初始化
{
  __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//打開GPIOA的時鐘
  __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();//打開GPIOB的時鐘
  __RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();//打開GPIOC的時鐘
        
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 
                
  GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_4; //PA00,E;PA04,G
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_NONE;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
  GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStruct);
        
  GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_7; //PB06,B;PB04,C;PB02,D;PB00,F;PB03,DP  //PB07，COM1
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_NONE;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
  GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStruct);
        
  GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_2; //PC04,A; //PC03,COM2;PC02,COM3
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_NONE;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
  GPIO_Init(CW_GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}

void Seg_Dis(uint8_t Pos,uint8_t Num)   //Pos表示指定哪一個數(shù)碼管亮，Num表示要顯示的數(shù)字
{
  int i;
  uint8_t Dis_Value,Location;
  Location = Pos;
  Dis_Value = Seg_Table[Num];
        
  for(i = 0; i < 8; i++)      //通過循環(huán)確定每一個段碼引腳的亮滅情況
  {
    switch(i)
      {
/*將Dis_Value右移i位，再和0x01（00000001）相與消除其他位的影響，可以確定該位的寫入值，
  學(xué)員可以自己用一個實例比如0x6d（01101101）進行分析*/
        case 0:
          GPIO_WritePin(CW_GPIOC,GPIO_PIN_4,(Dis_Value >> i) & 0x01);    //PC04,A
          break;
        case 1:
          GPIO_WritePin(CW_GPIOB,GPIO_PIN_6,(Dis_Value >> i) & 0x01);    //PB06,B
          break;
        case 2:
          GPIO_WritePin(CW_GPIOB,GPIO_PIN_4,(Dis_Value >> i) & 0x01);    //PB04,C
          break;
        case 3:
          GPIO_WritePin(CW_GPIOB,GPIO_PIN_2,(Dis_Value >> i) & 0x01);    //PB02,D
          break;
        case 4:
          GPIO_WritePin(CW_GPIOA,GPIO_PIN_0,(Dis_Value >> i) & 0x01);    //PA00,E
          break;
        case 5:
          GPIO_WritePin(CW_GPIOB,GPIO_PIN_0,(Dis_Value >> i) & 0x01);    //PB00,F
          break;
        case 6:
          GPIO_WritePin(CW_GPIOA,GPIO_PIN_4,(Dis_Value >> i) & 0x01);    //PA04,G
          break;
        case 7:
          GPIO_WritePin(CW_GPIOB,GPIO_PIN_3,(Dis_Value >> i) & 0x01);    //PB03,DP
          break;
        default:
          break;
      }
  }
        
  switch(Location)    //確定段碼后再選擇位碼
  {
    case 0:
      GPIO_WritePin(CW_GPIOB,GPIO_PIN_7,GPIO_Pin_RESET);  //PB07,COM1
      GPIO_WritePin(CW_GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_Pin_SET);    //PC03,COM2
      GPIO_WritePin(CW_GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_Pin_SET);    //PC02,COM3
      break;
    case 1:
      GPIO_WritePin(CW_GPIOB,GPIO_PIN_7,GPIO_Pin_SET);    //PB07,COM1
      GPIO_WritePin(CW_GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_Pin_RESET);  //PC03,COM2
      GPIO_WritePin(CW_GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_Pin_SET);    //PC02,COM3
      break;
    case 2:
      GPIO_WritePin(CW_GPIOB,GPIO_PIN_7,GPIO_Pin_SET);    //PB07,COM1
      GPIO_WritePin(CW_GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_Pin_SET);    //PC03,COM2
      GPIO_WritePin(CW_GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_Pin_RESET);  //PC02,COM3
      break;
    default:
      break;
  }
}

圖4-4 電壓電流表程序下載接線

4.4.實驗效果

最終的實驗效果如下圖所示：

圖4-5 數(shù)碼管顯示實驗效果



審核編輯：劉清