news 2026/3/22 6:03:20

51单片机_数码管显示

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
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
00x3F0xC0数字00011 1111 / 1100 0000
10x060xF9数字10000 0110 / 1111 1001
20x5B0xA4数字20101 1011 / 1010 0100
30x4F0xB0数字30100 1111 / 1011 0000
40x660x99数字40110 0110 / 1001 1001
50x6D0x92数字50110 1101 / 1001 0010
60x7D0x82数字60111 1101 / 1000 0010
70x070xF8数字70000 0111 / 1111 1000
80x7F0x80数字80111 1111 / 1000 0000
90x6F0x90数字90110 1111 / 1001 0000
大写字母
A0x770x88字母A0111 0111 / 1000 1000
C0x390xC6字母C0011 1001 / 1100 0110
E0x790x86字母E0111 1001 / 1000 0110
F0x710x8E字母F0111 0001 / 1000 1110
G0x3D0xC2字母G0011 1101 / 1100 0010
H0x760x89字母H0111 0110 / 1000 1001
I0x060xF9字母I0000 0110 / 1111 1001
J0x1E0xE1字母J0001 1110 / 1110 0001
L0x380xC7字母L0011 1000 / 1100 0111
O0x3F0xC0字母O0011 1111 / 1100 0000
P0x730x8C字母P0111 0011 / 1000 1100
S0x6D0x92字母S0110 1101 / 1001 0010
U0x3E0xC1字母U0011 1110 / 1100 0001
Y0x660x99字母Y0110 0110 / 1001 1001
小写字母
b0x7C0x83小写b0111 1100 / 1000 0011
c0x580xA7小写c0101 1000 / 1010 0111
d0x5E0xA1小写d0101 1110 / 1010 0001
h0x740x8B小写h0111 0100 / 1000 1011
n0x540xAB小写n0101 0100 / 1010 1011
o0x5C0xA3小写o0101 1100 / 1010 0011
r0x500xAF小写r0101 0000 / 1010 1111
t0x780x87小写t0111 1000 / 1000 0111
u0x1C0xE3小写u0001 1100 / 1110 0011
y0x6E0x91小写y0110 1110 / 1001 0001
特殊字符
-0x400xBF减号/负号0100 0000 / 1011 1111
.0x800x7F小数点1000 0000 / 0111 1111
_0x080xF7下划线0000 1000 / 1111 0111
=0x480xB7等号0100 1000 / 1011 0111
空格0x000xFF全灭0000 0000 / 1111 1111
全亮0xFF0x00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>voidDelay(unsignedintxms);//数码管段码表unsignedcharNixieTable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//数码管显示子函数voidNixie(unsignedcharLocation,Number){switch(Location)//位码输出{case1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;case2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;case3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;case4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;case5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;case6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;case7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;case8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;}P0=NixieTable[Number];//段码输出}voidmain(){Nixie(1,6);//在数码管的第1位置显示6while(1){}}// 延时1msvoidDelay(unsignedintxms)//@12.000MHz{unsignedchari,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>voidDelay(unsignedintxms);//数码管段码表unsignedcharNixieTable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//数码管显示子函数voidNixie(unsignedcharLocation,Number){switch(Location)//位码输出{case1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;case2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;case3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;case4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;case5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;case6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;case7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;case8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;}P0=NixieTable[Number];//段码输出}voidmain(){unsignedchari;while(1){for(i=0;i<=9;i++){Nixie(1,i);//在数码管的第1位置显示6Delay(1000);}}}// 延时1msvoidDelay(unsignedintxms)//@12.000MHz{unsignedchari,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unsignedcharNixieTable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//延时子函数voidDelay(unsignedintxms){unsignedchari,j;while(xms--){i=2;j=239;do{while(--j);}while(--i);}}//数码管显示子函数voidNixie(unsignedcharLocation,Number){switch(Location)//位码输出{case1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;case2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;case3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;case4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;case5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;case6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;case7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;case8: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}voidmain(){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

  • G2AG2B: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。

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