51单片机_数码管显示

51单片机_数码管显示

在51单片机的应用中，数码管显示是一项基础且常见的功能。数码管能够显示数字和一些字符，通过内部的发光二极管(LED)来实现。根据公共端的不同，数码管分为共阳极和共阴极两种类型。在共阴极数码管中，所有LED的阴极连接在一起，而阳极则分别通过不同的引脚控制。要点亮特定的LED，只需在相应的阳极引脚上提供高电平信号。

数码管字符编码表（共阴/共阳对照）

字符	共阴极段码(HEX)	共阳极段码(HEX)	说明	二进制显示(abcdefg dp)
数字
0	0x3F	0xC0	数字0	0011 1111 / 1100 0000
1	0x06	0xF9	数字1	0000 0110 / 1111 1001
2	0x5B	0xA4	数字2	0101 1011 / 1010 0100
3	0x4F	0xB0	数字3	0100 1111 / 1011 0000
4	0x66	0x99	数字4	0110 0110 / 1001 1001
5	0x6D	0x92	数字5	0110 1101 / 1001 0010
6	0x7D	0x82	数字6	0111 1101 / 1000 0010
7	0x07	0xF8	数字7	0000 0111 / 1111 1000
8	0x7F	0x80	数字8	0111 1111 / 1000 0000
9	0x6F	0x90	数字9	0110 1111 / 1001 0000
大写字母
A	0x77	0x88	字母A	0111 0111 / 1000 1000
C	0x39	0xC6	字母C	0011 1001 / 1100 0110
E	0x79	0x86	字母E	0111 1001 / 1000 0110
F	0x71	0x8E	字母F	0111 0001 / 1000 1110
G	0x3D	0xC2	字母G	0011 1101 / 1100 0010
H	0x76	0x89	字母H	0111 0110 / 1000 1001
I	0x06	0xF9	字母I	0000 0110 / 1111 1001
J	0x1E	0xE1	字母J	0001 1110 / 1110 0001
L	0x38	0xC7	字母L	0011 1000 / 1100 0111
O	0x3F	0xC0	字母O	0011 1111 / 1100 0000
P	0x73	0x8C	字母P	0111 0011 / 1000 1100
S	0x6D	0x92	字母S	0110 1101 / 1001 0010
U	0x3E	0xC1	字母U	0011 1110 / 1100 0001
Y	0x66	0x99	字母Y	0110 0110 / 1001 1001
小写字母
b	0x7C	0x83	小写b	0111 1100 / 1000 0011
c	0x58	0xA7	小写c	0101 1000 / 1010 0111
d	0x5E	0xA1	小写d	0101 1110 / 1010 0001
h	0x74	0x8B	小写h	0111 0100 / 1000 1011
n	0x54	0xAB	小写n	0101 0100 / 1010 1011
o	0x5C	0xA3	小写o	0101 1100 / 1010 0011
r	0x50	0xAF	小写r	0101 0000 / 1010 1111
t	0x78	0x87	小写t	0111 1000 / 1000 0111
u	0x1C	0xE3	小写u	0001 1100 / 1110 0011
y	0x6E	0x91	小写y	0110 1110 / 1001 0001
特殊字符
-	0x40	0xBF	减号/负号	0100 0000 / 1011 1111
.	0x80	0x7F	小数点	1000 0000 / 0111 1111
_	0x08	0xF7	下划线	0000 1000 / 1111 0111
=	0x48	0xB7	等号	0100 1000 / 1011 0111
空格	0x00	0xFF	全灭	0000 0000 / 1111 1111
全亮	0xFF	0x00	所有段亮	1111 1111 / 0000 0000

普中51开发板使用的是两个4位的共阴极数码管，详细介绍如下：

74HC138译码器简介

作用：节省单片机I/O口

//这里结合两张图片一起介绍
// P2_4 = 1;P2_3 = 1;P2_2 = 1;  控制LED8 
// P2_4 = 1;P2_3 = 1;P2_2 = 0;  控制LED7 
// P2_4 = 1;P2_3 = 0;P2_2 = 1;  控制LED6 
// P2_4 = 1;P2_3 = 0;P2_2 = 0;  控制LED5 
// P2_4 = 0;P2_3 = 1;P2_2 = 1;  控制LED4 
// P2_4 = 0;P2_3 = 1;P2_2 = 0;  控制LED3 
// P2_4 = 0;P2_3 = 0;P2_2 = 1;  控制LED2 
// P2_4 = 0;P2_3 = 0;P2_2 = 0;  控制LED1 

数码管静态显示

#include <REGX52.H>

void Delay(unsigned int xms);

//数码管段码表
unsigned char NixieTable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

//数码管显示子函数
void Nixie(unsigned char Location,Number)
{
	switch(Location)		//位码输出
	{
		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];	//段码输出
}

void main() 
{
	Nixie(1,6);	//在数码管的第1位置显示6
	while(1)
	{
		
	}
}


// 延时1ms
void Delay(unsigned int xms)		//@12.000MHz
{
	unsigned char i, j;
	while(xms)
	{
		i = 2;
		j = 239;
		do
		{
			while (--j);
		} while (--i);
		xms--;
	}
}
// 现象：数码管的第1位置显示6

让数码管数字动起来：0 ~ 9 循环显示

#include <REGX52.H>

void Delay(unsigned int xms);

//数码管段码表
unsigned char NixieTable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

//数码管显示子函数
void Nixie(unsigned char Location,Number)
{
	switch(Location)		//位码输出
	{
		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];	//段码输出
}

void main() 
{
	unsigned char i;
	
	while(1)
	{
		for(i = 0; i <= 9; i++)
		{
			Nixie(1,i);	//在数码管的第1位置显示6
			Delay(1000);
		}
	}
}


// 延时1ms
void Delay(unsigned int xms)		//@12.000MHz
{
	unsigned char i, j;
	while(xms)
	{
		i = 2;
		j = 239;
		do
		{
			while (--j);
		} while (--i);
		xms--;
	}
}

数码管动态显示

看似同时点亮的多个数字，背后是一场精密的“视觉骗局”。

动态扫描是解决多位独立数码管显示时，节省I/O口、降低功耗的核心技术。其本质是利用人眼的视觉暂留效应（Persistence of Vision）和数码管的余晖特性，通过快速轮流点亮每个数码管，使其在宏观上看起来像是同时稳定显示。

单片机通过循环执行以下步骤实现动态显示：

1. 关闭所有位选：进行消隐，防止切换时的“鬼影”（下面的例子采用关闭段选方式实现消影，具体介绍见最后）。
2. 输出段码：将当前位要显示的数字（如‘3’）对应的段码（如共阴0x4F）送到段选线。
3. 打开当前位选：接通当前位数码管的公共端，使其点亮。
4. 短暂延时：保持点亮约 1-5ms。
5. 切换至下一位：重复上述步骤，点亮下一个数码管。

当整个循环的扫描频率高于50Hz（即所有数码管轮流点亮一遍的时间小于20ms）时，人眼就无法分辨其闪烁，会认为所有数码管在稳定、同时发光。

• 优点：极大节省单片机I/O口和硬件成本。
• 缺点：程序设计稍复杂，且每个数码管实际是间歇发光，亮度低于静态驱动。

简单来说，动态扫描就像一位敏捷的灯光师在几盏灯之间飞速切换，因为速度极快，在你的眼睛看来，所有灯都是常亮的。这是嵌入式显示设计中一项经典而高效的资源优化技术。

#include <REGX52.H>

//数码管段码表
unsigned char NixieTable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

//延时子函数
void Delay(unsigned int xms)
{
	unsigned char i, j;
	while(xms--)
	{
		i = 2;
		j = 239;
		do
		{
			while (--j);
		} while (--i);
	}
}

//数码管显示子函数
void Nixie(unsigned char Location,Number)
{
	switch(Location)		//位码输出
	{
		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];	//段码输出
	Delay(1);				//显示一段时间
	P0=0x00;				//段码清0，消影
}

void main()
{
	while(1)
	{
		Nixie(1,1);		//在数码管的第1位置显示1
//		Delay(20);
		Nixie(2,2);		//在数码管的第2位置显示2
//		Delay(20);
		Nixie(3,3);		//在数码管的第3位置显示3
//		Delay(20);
	}
}

// 段选决定显示内容,位选决定数码管
// 共阴极数码管,段选高电平点亮
// P0=0x00;		//段码清0，消影
// 这段的原理是：把段选全部置零(关闭所有二极管),达到消影目的

这是通过关闭段选来实现消影效果，但我实践发现依旧存在重影现象(不严重)，如果想要关闭位选，需要对74HC138译码器进行操作：

使用74HC138关闭所有位选（即让所有输出端无效）核心在于控制其使能端。对于共阴极数码管电路，这会使所有数码管的公共阴极断开，从而达到完全消影和关闭的目的。

74HC138有三个使能引脚，它们是控制芯片是否工作的总开关：

• G2A和G2B：低电平有效 (L)
• G1：高电平有效 (H)

芯片只有同时满足 G1=0, G2A=0, G2B=1 时，才会根据地址输入(A,B,C)进行译码输出。破坏这三个条件中的任意一个，芯片即被禁用，所有输出端(Y0-Y7)将变为高电平。

对于共阴极数码管，位选有效信号是低电平（0）。当74HC138所有输出为高电平（1）时，没有任何一个数码管的阴极被拉低，因此所有数码管均被关闭。

观察原理图发现，G1=0, G2A=0, G2B=1 都是焊上去的，无法使用单片机进行控制，所以这里消影只能使用关闭段选来实现。