數碼管由于發(fā)光亮度強，指示效果好，非常適合于電梯樓層等數值顯示應用中。對于一位數碼管，可以采用靜態(tài)顯示，但實際應用中都是需要顯示多位數值，數碼管模塊也只能動態(tài)顯示，因此筆者在這里簡單分析一下數碼管動態(tài)掃描驅動的實現。1. 數碼管原理概述數碼管由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只引出它們的各個筆劃，公共電極。數碼管實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構成的，加上小數點就是8個。這些段分別由字母a，b，c，d，e，f，g，dp來表示。數碼管根據內部接法又可分成共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極（COM）的數碼管（如下圖SM*10501），共陰數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極（COM）的數碼管如下圖（SM*20501）。以共陽數碼管為例，要想顯示數字2，需把A、B、G、E、D段點亮，即公共端接上正電源，ABGED段陰極拉低，其余段拉高即可顯示數字2。2. 硬件設計筆者此處以四位一體共陽數碼管顯示為例講解其大概的硬件設計。微控制器的IO口均不能流過過大的電流，LED點亮時有約10ms的電流，因此數碼管的段碼輸出不要直接接單片機IO口，應先經過一個緩沖器74HC573。單片機IO口只需很小的電流控制74HC573即可間接的控制數碼管段的顯示，而74HC573輸出也能負載約10ms的電流。設置數碼管段的驅動電流為ID=15ma，這個電流點亮度好，并且有一定的裕度，即使電源輸出電壓偏高也不會燒毀LED，限流電阻值R = （VCC- VCE– VOL– VLED） / IDVCC為5v供電，VCE為三極管C、E間飽和電壓，估為0.2v， VOL為74hc573輸出低電平時電壓，不同灌電流，此值不一樣，估為0.2v，具體查看規(guī)格書，VLED為紅光驅動電壓，估為1.7v，根據上式可算出限流電阻為R = 200R。數碼管需接收逐個掃描信號，掃描到相應數碼管時，對應的段碼數據有效，即顯示這個數碼管的數值。筆者采用三線八線譯碼器74HC138來產生對應的掃描線信號。當各個段碼均點亮時，電流約15max8=90ma流過數碼管公共端，74HC138無法直接驅動這個電流，需加三極管驅動，由于74HC138輸出低電平有效，此處只有PNP三極管適合作為驅動。三極管基極電流設為2ma即可讓三極管飽和，最大驅動電流遠大于90ma。基極偏置電阻阻值Rb=（VCC- VEB– VOL） / IBVCC為5v供電，VEB為三極管E、B間的導通電壓0.7v，VOL為74hc138輸出低電平時電壓，可根據規(guī)格書估為0.3v，故Rb= 2k即可。圖2-1 四位一體數碼管原理圖3. 驅動實現數碼管段碼接P0口，位碼接P2口第0~2位。對于LED顯示器都是有一個刷新頻率的，同樣對于數碼碼動態(tài)掃描也需要一個掃描頻率。掃描頻率下限為50HZ，低于一定的掃描頻率，顯示會閃爍。頻率過高，則亮度較差且占用cpu資源。一般整個數碼管掃描一遍時間為約10ms較合適（即掃描頻率100HZ），我們用的是四位數碼管，每個數碼管點亮時間為2ms，掃描一遍時間為8ms。為保證這個刷新頻率，通過是通過定時器來周期性進行數碼管刷新。筆者在此以四位一體數碼管實現秒表計數顯示為例來作代碼開發(fā)。數碼管動態(tài)顯示功能實現模塊文件DigitalTubeTable.c內容如下：#include “reg52.h”#include“DigitalTube.h”// 數值相對應的段碼，共陽極static unsigned char codeDigitalTubeTable［12］= { // 共陽LED段碼表0xc0， 0xf9， 0xa4， 0xb0， 0x99，0x92， 0x82， 0xf8， 0x80， 0x90， 0xff， 0xbf//“0” “1” “2” “3” “4” “5” “6” “7” “8” “9” “不亮” “-”};// 每個數碼管需一個字節(jié)的內存保存對應數碼管數據staTIc unsigned charFrameBuffer［DigitalTubeNumber］;unsigned char*DigitalTube_GetBuffer（）{return FrameBuffer;}void DigitalTube_Scan（）{staTIc unsigned char Select = 0; // 記錄掃描的選擇線unsigned char Code;// 從對應選擇線中找到顯存數據，并得到相應的段碼Code = DigitalTubeTable［FrameBuffer［Select］］;// 段碼實際輸出到數碼管接口DigitalTube_Data（Code）;// 位選實際輸出到數碼管接口DigitalTube_Select（Select）;Select++; // 進入到下一位選掃描if （Select 》= DigitalTubeNumber） {Select = 0; // 所有數碼管已掃描，從第一個數碼管再次開始掃描}}我們在數碼管模塊頭文件DigitalTube.h中實現模塊的接口訪問宏實現，使之方便移植及修改接口配置。模塊頭文件同時也引出模塊的接口函數，void DigitalTube_Scan（void）為數碼管刷新函數，需周期性調用刷新數碼管顯示。unsigned char *DigitalTube_GetBuffer（void）用來獲得數碼管顯存，從而更新數碼管顯存數據。其內容如下：#ifndef __DigitalTube_H__#define __DigitalTube_H__#ifdef __cplusplusextern “C” {#endif// 數碼管模塊中的個數，最大為8#define DigitalTubeNumber 4// 輸出數碼管位選#defineDigitalTube_Select（Select） {P2 = （P2&0xf8） + （Select）;}// 輸出數碼管段碼#define DigitalTube_Data（Dat） {P0 =（Dat）;}// 數碼管刷新函數，必須保證以一定周期調用刷新void DigitalTube_Scan（void）;// 獲得數碼管顯存，以作顯示的數據更新unsigned char*DigitalTube_GetBuffer（void）;#ifdef __cplusplus}#endif#endif /*__DigitalTube_H__*/外部模塊通過引入數碼管的模塊頭文件DigitalTube.h來實現調用數碼管驅動函數，簡單測試調用（秒表數碼管顯示計數）實現如下：#include“reg52.h”#include“DigitalTube.h”// 以定時器時間為計時標準，記錄時間間隔staTIc volaTIle unsignedint SystemTick = 0;// 定時器2ms中斷處理進行數碼管刷新void T0_Interrupt（）interrupt 1{TH0 = （65536-2000） / 256;TL0 = （65536-2000） % 256;SystemTick++; // 記錄時間間隔DigitalTube_Scan（）; //刷新數碼管}void T0_Init（）{TMOD = 0x01; // 定時器0工作方式1// 2ms計時中斷（12M）TH0 = （65536-2000） / 256;TL0 = （65536-2000） % 256;ET0 = 1; // 定時器T0中斷允許EA = 1; // 總中斷允許}void main（）{unsigned char *pBuffer;unsigned char i;// 定時器初始化T0_Init（）;// 獲得數碼管顯存，以作更新數據顯示pBuffer = DigitalTube_GetBuffer（）;// 數據管顯存初始化顯示0for （i=0; ipBuffer［i］ = 0;}// 開啟定時器進行計時以及數碼管刷新TR0 = 1;while（1） {