第5章 LED数码管的单片机驱动电路与编程

5.1 单片机驱动一位LED数码管的电路与程序详解

5.1.1 一位LED数码管的外形、结构与检测

LED数码管是将发光二极管做成段状，通过让不同段发光来组合成各种数字。

1.外形、结构与类型

一位LED数码管如图5-1所示，它将a、b、c、d、e、f、g、dp共8个发光二极管排成图示的“.”字形，通过让a、b、c、d、e、f、g不同的段发光来显示数字0～9。

由于8个发光二极管共有16个引脚，为了减少数码管的引脚数，在数码管内部将8个发光二极管正极或负极引脚连接起来，接成一个公共端（com端），根据公共端是发光二极管正极还是负极，可分为共阳极接法（正极相连）和共阴极接法（负极相连），如图5-2所示。

对于共阳极接法的数码管，需要给发光二极管加低电平才能发光；对于共阴极接法的数码管，需要给发光二极管加高电平才能发光。如果图5-1是一个共阳极接法的数码管，要让它显示一个“5”字，那么需要给a、c、d、f、g引脚加低电平，b、e引脚加高电平，这样a、c、d、f、g段的发光二极管有电流通过而发光，b、e段的发光二极管不发光，数码管就会显示出数字“5”。

LED数码管各段电平与显示字符的关系见表5-1。比如对于共阴极数码管，如果dp～a为00111111（十六进制表示为3FH）时，数码管显示字符“0”，对于共阳极数码管，如果dp～a为11000000（十六进制表示为C0H）时，数码管显示字符“0”。

2.类型与引脚检测

检测LED数码管使用万用表的R×10k档。从图5-2所示数码管内部发光二极管的连接方式可以看出，对于共阳极数码管，黑表笔接公共极、红表笔依次接其他各极时，会出现8次小阻值；对于共阴极数码管，红表笔接公共极、黑表笔依次接其他各极时，也会出现8次小阻值。

（1）类型与公共极的判别

在判别LED数码管类型及公共极（com）时，万用表拨至R×10k档，测量任意两引脚之间的正、反向电阻，当出现小阻值时，如图5-3所示，说明黑表笔接的为发光二极管的阳极，红表笔接的为阴极，然后黑表笔不动，红表笔依次接其他各引脚，若出现小阻值的次数大于2次时，则黑表笔接的引脚为公共极，被测数码管为共阳极类型，若出现阻值小的次数仅有1次，则该次测量时红表笔接的引脚为公共极，被测数码管为共阴极。

（2）各段极的判别

在检测LED数码管各引脚对应的段时，万用表选择R×10k档。对于共阳极数码管，黑表笔接公共引脚，红表笔接其他某个引脚，这时会发现数码管某段会有微弱的亮光，如a段有亮光，表明红表笔接的引脚与a段发光二极管阴极连接；对于共阴极数码管，红表笔接公共引脚，黑表笔接其他某个引脚，会发现数码管某段会有微弱的亮光，则黑表笔接的引脚与该段发光二极管阳极连接。

如果使用数字万用表检测LED数码管，应选择二极管测量档。在测量LED两个引脚时，若显示超出量程符号“1”或“OL”时，表明数码管内部发光二极管未导通，红表笔接的为LED数码管内部发光二极管的阴极，黑表笔接的为阳极，若显示1500～3000（或1.5～3.0）之间的数字，同时数码管的某段发光，表明数码管内部发光二极管已导通，数字值为发光二极管的导通电压（单位为mV或V），红表笔接的为数码管内部发光二极管的阳极，黑表笔接的为阴极。

5.1.2 单片机连接一位LED数码管的电路

单片机连接一位共阳极LED数码管的电路如图5-4所示。

5.1.3 单个数码管静态显示一个字符的程序与说明

图5-5是单个数码管静态显示一个字符的程序。程序执行时，数码管会显示字符“2”，如果将程序中P1=0xa4换成其他字符码，比如让P1=0x83，数码管会显示字符“b”，其他字符的字符码见表5-1。

5.1.4 单个数码管动态显示多个字符的程序与说明

图5-6是单个数码管动态显示多个字符的程序。程序执行时，单个数码管依次显示字符0、1、…、F，并且这些字符循环显示。

在程序中，先在单片机程序存储器（ROM）中定义一个无符号字符型表格table，在该表格中按顺序存放0～F字符的字符码。在执行程序时，for语句执行16次，依次将table表格中的0～F的字符码送给P1端口，P1端口驱动外接共阳极数码管，使之从0依次显示到F，并且该显示过程循环进行。

5.1.5 单个数码管环形转圈显示的程序与说明

图5-7是单个数码管环形转圈显示的程序。程序执行时会使数码管的a～f段依次逐段显示，并且循环进行。该程序与LED循环左移程序基本相同，先用P1=0xfe点亮数码管的a段，再用P1=P1<<1语句让P1数值左移一位，以点亮数码管的下一段，同时用P1=P1|0x01语句将左移后的P1端口的8位数值与00000001进行位或运算，目的是将左移后右端出现的0用1取代，以熄灭数码管的上一段，左移6次后又用P1=0xfe点亮数码管的a段，如此反复进行。

5.1.6 单个数码管显示逻辑电平的程序与说明

图5-8是单个数码管显示逻辑电平的程序。程序执行时检测P3.3端口的电平，并通过P1端口外接的数码管将电平显示出来。若P3.3端口为高电平，数码管显示“H”；若P3.3端口为低电平，数码管显示“L”。程序中使用了选择语句“if（表达式）{语句组一}else{语句组二}”，在执行该选择语句时，如果（if）表达式成立，执行语句组一，否则（else，即表达式不成立）执行语句组二。