I51开发板第十八讲 数码管的使用

数码管的驱动方式很多，由于篇幅有限，本帖主要以I51开发板为例进行讲解。I51开发板上使用的是两片74HC595驱动两个四位一体的共阳数码管。

74HC595是一款漏极开路的CMOS移位寄存器，具有可控的三态输出端口，标准SPI串行接口，并且可以串行级联使用。74HC595的引脚排列如下图所示：

各引脚功能如下表所示：

第15脚，第1-7脚

74HC595同数据相关的引脚包括：

Q0--Q7: 八位并行输出端，可以直接控制数码管的8个段。

Q7': 级联输出端。将它接下一个595的DS端。

DS: 串行数据输入端,级联的话接上一级的Q7'。

74595的控制端说明：

/MR(10脚): 低电平时将移位寄存器的数据清零。通常我将它接Vcc。

SH_CP(11脚)：上升沿时数据寄存器的数据移位。Q0->Q1->Q2-->Q3-->...-->Q7;下降沿移位寄存器数据不变。(脉冲宽度：5V时，大于几十纳秒就行了。我通常都选微秒级)

ST_CP(12脚)：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。通常我将ST_CP置为低电平，当移位结束后，在ST_CP端产生一个正脉冲(5V时，大于几十纳秒就行了。我通常都选微秒级)，更新显示数据。

/OE(13脚): 高电平时禁止输出(高阻态)。如果单片机的引脚不紧张，用一个引脚控制它，可以方便地产生闪烁和熄灭效果。比通过数据端移位控制要省时省力。

1) 74164和74595功能相仿，都是8位串行输入转并行输出移位寄存器。74164的驱动电流(25mA)比74595(35mA)的要小,14脚封装，体积也小一些。

2) 74595的主要优点是具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处，数码管没有闪烁感。

3) 595是串入并出带有锁存功能移位寄存器，它的使用方法很简单，如下面的真值表，在正常使用时ST_CP为低电平， /OE为低电平。从DS每输入一位数据，串行输入时钟SH_CP上升沿有效一次，直到八位数据输入完毕，输出时钟ST_CP上升沿有效一次，此时，输入的数据就被送到了输出端。

目的：将要准备输入的位数据移入74HC595数据输入端上。

方法：送位数据到_595。

第二步：

目的：将位数据逐位移入74HC595，即数据串入

方法：SH_CP产生一上升沿，将DS上的数据移入74HC595移位寄存器中，先送高位，后送低位。

第三步：

目的：并行输出数据，即数据并出。

方法：ST_CP产生一上升沿，将由DS上已移入数据寄存器中的数据送入到输出锁存器。

74HC595真值表

输入

输出

功能

SHCP

STCP

OE

MR

DS

Q7’

Qn

×

×

L

L

×

L

NC

MR为低电平时仅仅影响移位寄存器

×

↑

L

L

×

L

L

空移位寄存器到输出寄存器

×

×

H

L

×

L

Z

清空移位寄存器，并行输出为高阻状态

↑

×

L

H

H

Q6

NC

逻辑高电平移入移位寄存器状态0，包含所有的移位寄存器状态 移入

×

↑

L

H

×

NC

Qn’

移位寄存器的内容到达保持寄存器并从并口输出

↑

↑

L

H

×

Q6’

Qn’

移位寄存器内容移入，先前的移位寄存器的内容到达保持寄存器并出

根据以上电路图及真值表，我们便可以开始写程序了，首先我们需要配置好IO：

#define DIO  P13     //串行数据输入

#define RCLK P14     //数据输出时钟信号——上升沿有效

#define SCLK P12     //数据输入时钟信号——上升沿有效

同时需要将IO口配置成相应的模式，并初始化：

void        GPIO_config(void)

{

        GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStructure;   //结构定义

        //P12、P13、P14

        GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;//指定要初始化的IO

        GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;//指定IO的输入或输出方式

        GPIO_Inilize(GPIO_P1,&GPIO_InitStructure); //初始化

}

接下来，我们需要将数据从高位到低位依次送入到74HC595的数据存储器中，需要注意的是，在数据移位操作的时候，数据输入时钟信号必须要产生一个上升沿才能将输入送入到74HC595的数据存储器中：

void Send_74HC595(uchar X)

{

        uchar i;

        for(i=8;i>=1;i--)//将数据从高位到低位依次送到74HC595的数据端口上

        {

                if(X&0x80)

                        DIO = 1; 

                else 

                        DIO = 0;

                X<<=1;                                //将数据左移1位

                

                SCLK = 0;

                SCLK = 1;                        //产生一个上升沿，将输入写入到74HC595的存储器中

        }

}

最后，我们需要将74HC595存储器中的数据从输出端口输出，需要注意的是，数据输出的时候，数据输出时钟信号必须要产生一个上升沿才能将74HC595的数据存储器中的数据从输出端口输出：

void LED4_Display (void)

{

        uchar code *led_table;          // 查表指针

        uchar i;

        

        //显示第1位

        led_table = LED_DuanMa + LED;//显示LED_DuanMa表中第LED个段码

        i = *led_table;



        Send_74HC595(i); //向第一片74HC595写入段码

        Send_74HC595(0x01);  //向第一片74HC595写入位码 ，之前的段码自动溢出到第二片74HC595中



        RCLK = 0;

        RCLK = 1;  //产生一个上升沿，将74HC595存储器中的数据输出

        

        //显示第2位

        led_table = LED_DuanMa + LED;

        i = *led_table;



        Send_74HC595(i);                

        Send_74HC595(0x02);                



        RCLK = 0;

        RCLK = 1;

        //显示第3位

        led_table = LED_DuanMa + LED;

        i = *led_table;



        Send_74HC595(i);                        

        Send_74HC595(0x04);        



        RCLK = 0;

        RCLK = 1;

        //显示第4位

        led_table = LED_DuanMa + LED;

        i = *led_table;



        Send_74HC595(i);                        

        Send_74HC595(0x08);                



        RCLK = 0;

        RCLK = 1;

        //显示第5位

        led_table = LED_DuanMa + LED;

        i = *led_table;



        Send_74HC595(i);                        

        Send_74HC595(0x10);        



        RCLK = 0;

        RCLK = 1;

        //显示第6位

        led_table = LED_DuanMa + LED;

        i = *led_table;



        Send_74HC595(i);                        

        Send_74HC595(0x20);        



        RCLK = 0;

        RCLK = 1;

        //显示第7位

        led_table = LED_DuanMa + LED;

        i = *led_table;



        Send_74HC595(i);                        

        Send_74HC595(0x40);        



        RCLK = 0;

        RCLK = 1;

        //显示第8位

        led_table = LED_DuanMa + LED;

        i = *led_table;



        Send_74HC595(i);                

        Send_74HC595(0x80);        



        RCLK = 0;

        RCLK = 1;

}

在这里需要注意的是，从原理图中我们可以看到，第一片74HC595控制的是数码管的位码，第二片74HC595控制的是数码管的段码，所以在发送数据的时候，我们先发送段码，然后再填入位码，这样的话段码就自动溢出到第二片74HC595上面了。

那么最后，我们来看下程序的运行效果吧：