多位8段数码管动态显示实验

实验目的

（1）理解数码管动态显示原理。

（2）掌握数码管动态显示电路的设计方法。

（3）掌握数码管动态显示程序的设计方法。

实验仪器

单片机开发试验仪、稳压电源、计算机。

实验原理

1.8段数码管的结构

数码管的显示是靠点亮内部二极管来实现的。数码管内部电路如实验图3-1所示，显示一个8字需要7个小段，另外还有一个小数点，所以其内部一共有8个小的发光二极管，且它们有一个公共端。公共端又可分为共阳极和共阴极，图（b）所示为共阴极内部原理图，图（c）所示为共阳极内部原理图。

实验图3-1　8段数码管内部电路

实验图3-1展出了常用的两种数码管的引脚排列和内部结构。众所周知，点亮发光二极管就是要给予它足够大的正向压降。所以点亮数码管其实也就是给它内部相应的发光二极管正向压降。

对共阴极数码管来说，其8个发光二极管的阴极在数码管内部全部连接在一起，所以称“共阴”，而它们的阳极是独立的。通常在设计电路时一般把阴极接地，当我们给数码管的任意一个阳极加一个高电平时，对应的这个发光二极管就点亮了。

共阳极数码管的内部8个发光二极管的所有阳极全部连接在一起，电路连接时，公共端接高电平，因此我们要点亮哪个发光二极管就需要给它的阴极送低电平，此时显示数字的编码与共阳极编码是相反的关系。

2.动态数码管工作原理(https://www.xing528.com)

数码管动态显示是单片机中应用最为广泛的一种显示方式。将所有数码管的8个显示笔画“a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共端COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。再通过分时轮流控制各个数码管的COM端，各个数码管就轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2 ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描速度足够快，人们获得的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示效果和静态显示的一样，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。

3.常用位选电路74 HC138译码电路

74HC138是常用的3-8线译码器，即具有3个输入端（管脚1，2，3）与8个输出端（管脚15，14，13，12，11，10，9，7），作用为完成3位二进制数据到8位片选的译码。即3个输入端对应8个二进制数据（000，001，010，011，100，101，110，111），对于每个输入的数据，输出端相应位输出低电平，其他7位输出高电平。74 HC138具有2个低电平使能端（管脚4，5）与1个高电平使能端（管脚6）。当低电平使能端接低电平且高电平使能端接高电平时，74 HC138才能正常工作，否则8个输出端全部输出高电平。74 HC138的真值表如实验表3-1所示：H代表高电平，L代表低电平，X代表不定的状态。

实验表3-1　74HC138输入输出真值表

实验源程序

实验仿真电路（实验图3-2）

实验图3-2　多位8段数码管动态显示实验仿真图

思考题

1.如何理解数码管动态显示？

2.消影是什么？为什么消影？消影的方法有哪些？