Ai8051U学习之旅（3）- 数码管显示
一、前言数码管显示是常见的显示器件，最常用的是家电、消费电子上，学会数码管驱动，对于理解数字显示、定时器运用、IO操作都有帮助，今天就先整理一下数码管学习笔记。二、硬件电路2.1 数码管2.1.1 数码管的基本结构1) 七段数码管：ü最常见的类型，包含7个LED段（a-g），排列成“日”字形。ü额外的小数点（DP）段，共8个控制引脚。ü每个段对应一个LED，通过通电点亮。2) 共阳（Common Anode）与共阴（Common Cathode）：ü共阳：所有LED的阳极连接在一起，接高电平（VCC），阴极分别控制。ü共阴：所有LED的阴极连接在一起，接地（GND），阳极分别控制。2.1.2 工作原理1)显示原理：ü通过给不同段通电组合显示数字（如数字“0”需要a、b、c、d、e、f段亮）。ü需配合限流电阻（通常100-500Ω）保护LED。2)编码方式：ü每个数字对应一个二进制或十六进制编码（段码表）。ü例如，共阴数码管显示“0”的段码为 0x3F（二进制 00111111）。2.1.3 驱动方式1、静态驱动：n每个数码管独立连接控制引脚，适合少量显示。n优点：亮度稳定；缺点：占用引脚多。2、动态扫描（多路复用）：n多个数码管共用段引脚，通过快速切换公共端分时显示。n优点：节省引脚；缺点：需较高刷新频率（>60Hz）避免闪烁。2.2 数码管驱动电路正常情况下，MCU的驱动电路没有那么大或IO不够多时，就需要外围驱动IC来做数码管的驱动电路，最常用的是串转并芯片，AI8051U开发板上用的是经典的74HC595,如下图：图1 数码管电路图 74HC595是一个8位串行输入、平行输出的位移缓存器：平行输出为三态输出。在SCK的上升沿，单行数据由SDL输人到内部的8位位移缓存器，并由Q7‘输出，而平行输出则是在LCK的上升沿将在8位位移缓存器的数据存人到8位平行输出缓存器。当串行数据输人端OE的控制信号为低使能时，平行输出端的输出值等于平行输出缓存器所存储的值。而当OE为高电位，也就是输出关闭时，平行输出端会维持在高阻抗状态。串行输入，并行输出。表1 74HC595引脚定义三、软件设计 知道了驱动原理，接下来就是根据原理写程序，也就是如果让HC595发数据，如果让数据管显示。先简单的显示12345678 3.1 数码管驱动 Dev_Segled.c/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------* Copyright(c) 2024, Mark Xu Work Studio R&D Department. All rights reserved.
* 文件名称 : Dev_Segled.c
* 文件版本 : V1.0.0
* 功能描述 : 数码管应用模块
* 创建人员 : Mark Xu
* 创建日期 : 2025/02/17
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
#include "Dev_Segled.h"
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 配置文件
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
#define SEG_COM_MAX (8) //8位数码管
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 类型重定义
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 常量、宏
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
U8C segCode[] = { //标准字库
// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71,
//black- H J K L N o P U t G Q r M y
0x00,0x40,0x76,0x1E,0x70,0x38,0x37,0x5C,0x73,0x3E,0x78,0x3d,0x67,0x50,0x37,0x6e,
0xBF,0x86,0xDB,0xCF,0xE6,0xED,0xFD,0x87,0xFF,0xEF,0x46}; //0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. -1
U8C segCom = {0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}; //位码
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 局部变量
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
static U8s_u8DisBuff = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}; //显示缓存
static U8s_u8ComLoopCnt = 0; //轮询值
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 全局变量
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 本地函数声明
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
* 函数名称 ：void Segled_Init(void)
* 功能描述 ：数码管程序初始化
* 入口参数 ：无
* 出口参数 ：无
* 备注说明 ：无
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
void Segled_Init(void)
{
}
/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
* 函数名称 ：void HC595_SendDat(U8 i_Dat)
* 功能描述 ：传输数据
* 入口参数 ：i_Dat - 要传输的8位数据
* 出口参数 ：无
* 备注说明 ：无
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
void HC595_SendDat(U8 i_Dat)
{
U8 i;
for (i=0; i<8; i++)
{
if (i_Dat & 0x80) //先传输高位
{
HC595_DAT_HI();
}
else
{
HC595_DAT_LO();
}
i_Dat <<= 1;
HC595_SRCLK_HI();
HC595_SRCLK_LO();
}
}
/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
* 函数名称 ：void Segled_AllOff(void)
* 功能描述 ：关闭数码管
* 入口参数 ：无
* 出口参数 ：无
* 备注说明 ：无
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
void Segled_AllOff(void)
{
U8 i = 0;
for (i=0; i<SEG_COM_MAX; i++)
{
s_u8DisBuff = 0x00;
}
} Dev_Segled.h/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
* Copyright(c) 2025, Mark Xu Work Studio R&D Department. All rights reserved.
* 文件名称 : Dev_Segled.h
* 文件版本 : V1.0.0
* 功能描述 : 数码管功能头文件
* 创建人员 : Mark Xu
* 创建日期 : 2025/02/17
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
#ifndef __DEV_SEGLED_H__
#define __DEV_SEGLED_H__
#include "includes.h"
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 常量、宏
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 类型重定义
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 全局变量
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 全局函数
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
#if (DEV_SEGLED_EN)
extern void Segled_Init(void);
extern void Segled_DeInit(void);
extern void Segled_PollProc(void);
#else
#define Segled_Init()
#define Segled_DeInit()
#define Segled_PollProc()
#endif
#endif //#ifndef __DEV_SEGLED_H__
在主程序中调用void Segled_PollProc(void);这个函数即可，如下所示：
1、为了简单期间，直接在main函数中轮询调用，当然设计了标志，每1ms调用一次
2、存在缺点：如果大循环中存在的事件比较大，浪费的时间比较久，则可能影响数码管的显示效果，这时可能需要抢占式任务或直接在定时器中调用
3、下步计划：试一下RTC，作一个小闹钟，配合按键等，可以直接用 今天实验的工程，所有源文件均在工程中，
注意：工程名没有更改,当然这个不影响实验的结果{:4_167:}
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