51单片机数码管显示
介绍
数码管是一种常见的显示设备，广泛应用于电子设备中，用于显示数字、字母或简单的符号。在51单片机中，数码管的控制是通过I/O口实现的。本文将详细介绍如何使用51单片机控制数码管，并展示如何通过编程实现数字和字符的显示。
数码管的基本原理
数码管通常由多个发光二极管（LED）组成，每个LED代表数码管的一个段。常见的数码管有7段数码管和8段数码管。7段数码管可以显示数字0-9和一些简单的字母，而8段数码管则多了一个小数点。
数码管分为共阴极和共阳极两种类型：
- 共阴极数码管：所有LED的阴极连接在一起，通常接地，阳极接高电平时对应的段点亮。
- 共阳极数码管：所有LED的阳极连接在一起，通常接电源，阴极接低电平时对应的段 点亮。
51单片机与数码管的连接
在51单片机中，数码管的控制通常通过I/O口实现。每个数码管的段（a-g）连接到单片机的一个I/O口，而数码管的公共端（COM）则通过另一个I/O口控制。
示例电路
在这个示例中，P1口用于控制数码管的各个段，P2口用于控制数码管的公共端。
数码管的显示控制
为了在数码管上显示特定的数字或字符，我们需要将对应的段点亮或熄灭。通常，我们会使用一个段码表来映射每个数字或字符对应的段码。
段码表
以下是一个共阴极数码管的段码表示例：
| 数字 | 段码（a-g） |
|---|---|
| 0 | 0x3F |
| 1 | 0x06 |
| 2 | 0x5B |
| 3 | 0x4F |
| 4 | 0x66 |
| 5 | 0x6D |
| 6 | 0x7D |
| 7 | 0x07 |
| 8 | 0x7F |
| 9 | 0x6F |
代码示例
以下是一个简单的代码示例，展示如何在51单片机上显示数字“5”：
#include <reg51.h>
#define DIGIT_5 0x6D // 数字5的段码
void delay(unsigned int time) {
unsigned int i, j;
for(i = 0; i < time; i++)
for(j = 0; j < 120; j++);
}
void main() {
while(1) {
P1 = DIGIT_5; // 将数字5的段码输出到P1口
P2 = 0x01; // 选择第一个数码管
delay(1000); // 延时
}
}
在这个示例中，P1口输出数字“5”的段码，P2口选择第一个数码管进行显示。通过调整P2的值，可以选择不同的数码管进行显示。
多位数码管的动态显示
在实际应用中，通常需要显示多位数字。由于51单片机的I/O口有限，通常采用动态扫描的方式来实现多位数码管的显示。动态扫描的原理是依次点亮每个数码管，利用人眼的视觉暂留效应，使得多个数码管看起来是同时点亮的。
动态显示代码示例
以下是一个动态显示两位数字的代码示例：
#include <reg51.h>
unsigned char code digit[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F}; // 0-9的段码
void delay(unsigned int time) {
unsigned int i, j;
for(i = 0; i < time; i++)
for(j = 0; j < 120; j++);
}
void display(unsigned char num1, unsigned char num2) {
P1 = digit[num1]; // 显示第一个数字
P2 = 0x01; // 选择第一个数码管
delay(10); // 延时
P1 = digit[num2]; // 显示第二个数字
P2 = 0x02; // 选择第二个数码管
delay(10); // 延时
}
void main() {
while(1) {
display(1, 2); // 显示数字“1”和“2”
}
}
在这个示例中，display函数依次显示两个数字，并通过延时函数实现动态扫描。
实际应用场景
数码管广泛应用于各种电子设备中，如电子钟、温度计、计数器等。以下是一个简单的电子钟应用示例：
#include <reg51.h>
unsigned char code digit[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F}; // 0-9的段码
void delay(unsigned int time) {
unsigned int i, j;
for(i = 0; i < time; i++)
for(j = 0; j < 120; j++);
}
void display(unsigned char hour, unsigned char minute) {
P1 = digit[hour / 10]; // 显示小时的十位
P2 = 0x01; // 选择第一个数码管
delay(10); // 延时
P1 = digit[hour % 10]; // 显示小时的个位
P2 = 0x02; // 选择第二个数码管
delay(10); // 延时
P1 = digit[minute / 10]; // 显示分钟的十位
P2 = 0x04; // 选择第三个数码管
delay(10); // 延时
P1 = digit[minute % 10]; // 显示分钟的个位
P2 = 0x08; // 选择第四个数码管
delay(10); // 延时
}
void main() {
unsigned char hour = 12, minute = 34;
while(1) {
display(hour, minute); // 显示时间
}
}
在这个示例中，display函数用于显示当前的小时和分钟，模拟了一个简单的电子钟。
总结
通过本文的学习，你应该已经掌握了如何在51单片机上使用数码管进行数字和字符的显示。我们介绍了数码管的基本原理、连接方式、段码表的使用以及动态显示的实现方法。通过实际代码示例和应用场景，你可以更好地理解这些概念并将其应用到实际项目中。
附加资源与练习
- 练习1：修改代码，实现一个倒计时器，从99倒计时到00。
- 练习2：尝试使用4位数码管显示当前温度（假设温度数据已经通过传感器获取）。
- 附加资源：查阅51单片机的数据手册，了解更多关于I/O口的使用方法。
在实际项目中，数码管的显示效果可以通过调整延时时间来优化。较短的延时时间可以提高显示的刷新率，但可能会增加单片机的负担。