1.8. 數碼管

1.8.1. 介紹

視頻連接

8個led按照上圖中的順序排列，並把led的正極接到一塊（共陽級）引出或把led的負極接到一塊（共陰極）引出，這就是數碼管。

數碼管可以用來顯示簡單的字符，如0~9。

當共陽極單位數碼管的公共端接電源正極，段LED的負極為低電平時對應的段顯示，段LED的負極為高電平時對應的段熄滅，編碼表如下：

	段碼	位碼
A	B	C	D	E	F	G	DP
‘0’	0	0	0	0	0	0	1	1	1
‘1’	1	0	0	1	1	1	1	1	1
‘2’	0	0	1	0	0	1	0	1	1
‘3’	0	0	0	0	1	1	0	1	1
‘4’	1	0	0	1	1	0	0	1	1
‘5’	0	1	0	0	1	0	0	1	1
‘6’	0	1	0	0	0	0	0	1	1
‘7’	0	0	0	1	1	1	1	1	1
‘8’	0	0	0	0	0	0	0	1	1
‘9’	0	0	0	0	1	0	0	1	1

當共陰極單位數碼管的公共端接電源負極，段LED的負極為高電平時對應的段顯示，段LED的負極為低電平時對應的段熄滅，編碼表如下：

	段碼	位碼
A	B	C	D	E	F	G	DP
‘0’	1	1	1	1	1	1	0	0	0
‘1’	0	1	1	0	0	0	0	0	0
‘2’	1	1	0	1	1	0	1	0	0
‘3’	1	1	1	1	0	0	1	0	0
‘4’	0	1	1	0	0	1	1	0	0
‘5’	1	0	1	1	0	1	1	0	0
‘6’	1	0	1	1	1	1	1	0	0
‘7’	1	1	1	0	0	0	0	0	0
‘8’	1	1	1	1	1	1	1	0	0
‘9’	1	1	1	1	0	1	1	0	0

2個數碼管組成的組合數碼管稱為2位數碼管，原理示意圖如下：

其中：A/B/C/D/E/F/G/DP稱為段碼，公共引腳6/9稱為位碼。

1.8.2. 單位數碼管的驅動

案例描述：0~9的循環秒計數器（9s后從0s重新開始計數）

需求分析：粗計時，使用sleep函數

1.8.2.1. 硬件電路

以共陽極數碼管為例，正極接電源（位碼），字段led的負極接單片機IO口（位碼），如下圖所示：

其中R00~R07稱為限流電阻，阻值1K，計算方式同Led。

實例中使用的是2位共陽數碼管管腳定義如下：

使用其中的DIG2用作單位數碼管實驗，故DIG2的公共引腳“5”接Vcc(3.3v)。其他引腳結合原理圖、引腳定義圖接線，切記要接限流電阻。

1.8.2.2. 基於驅動模塊的代碼實現

共陽極單位/雙位數碼管的類已經封裝好，可以從gitee倉庫下載本教程案例代碼。數碼管驅動模塊的目錄：1_7數碼管/exam3/CADT.py或1_7數碼管/exam4/CADT.py。

主程序代碼實現：

from time import sleep,sleep_ms

from CADT import digitalCube1

disp = digitalCube1(15,4,5,18,19,21,22,23)

#循環計數器

i = 0

j = 0

while True:

    i = i+1

    if(i>999):

        i=0

        j = j+1

        if(j>9):

            j=0

        disp.updateDisplay(j)

    disp.display()

    sleep(0.001)

 

1.8.2.3. 直接驅動(靜態顯示）

采用直接驅動方式，驅動單位led的實現代碼：

from machine import Pin

from time import sleep

#實例化段碼

a  = Pin(15,Pin.OUT)

b  = Pin(4,Pin.OUT)

c  = Pin(5,Pin.OUT)

d  = Pin(18,Pin.OUT)

e  = Pin(19,Pin.OUT)

f  = Pin(21,Pin.OUT)

g  = Pin(22,Pin.OUT)

dp = Pin(23,Pin.OUT)

#關閉段碼

a.on()

b.on()

c.on()

d.on()

e.on()

f.on()

g.on()

dp.on()

#段碼

duan_ma  = [0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09]

duan_ctl = [dp,g,f,e,d,c,b,a]

#顯存

display_buff = 0b11111111

#顯示函數

def display():

    global display_buff

    for j in range(8):

        if(display_buff&(1<<j)):

            duan_ctl[j].on()

        else:

            duan_ctl[j].off()

#循環計數器

i = 0

while True:

    display_buff = duan_ma[i]

    i = i+1

    if(i>9):

        i=0

    display()

    sleep(1)

 

1.8.3. 雙位數碼管的驅動

案例描述：00~99的循環秒計數器（99s后從0s重新開始計數）

需求分析：粗計時，使用sleep函數。

1.8.3.1. 硬件電路

以共陽極數碼管為例，如下圖所示：

只有Led兩端均有合適的電壓時，Led才會被點亮。多位數碼管情況下，為了減少IO口消耗，段碼、位碼配合工作達到控制到每一位的目的。但是，如果還采用上節的控制方案，數碼管每一個點亮的段的共極腳位電流會同時流經單片機，單片機共極腳將承受較大的電流，增加了損壞的隱患。

而如果每個時間段只顯示一段（只有一個led點亮），只要速度足夠快（大於100hz），肉眼看上去就好像每個需要點亮的段都在點亮一樣，這同樣可以達到顯示效果，但卻能解決掉流程共極端電流過大的隱患。對單片機來說，達到肉眼不可分辨的速度，是很容易實現的。

1.1.3.2. 基於驅動模塊

共陽極單位、雙位數碼管的類已經封裝好，可以從gitee倉庫下載本教程案例代碼，數碼管類目錄：1_7數碼管/exam3/CADT.py或1_7數碼管/exam4/CADT.py。

from time import sleep,sleep_ms

from CADT import digitalCube2

disp = digitalCube2(15,4,5,18,19,21,22,23,25,33)

#循環計數器

i = 0

j = 0

while True:

    i = i+1

    if(i>999):

        i=0

        j = j+1

        if(j>9):

            j=0

        disp.updateDisplay(j)

    disp.display()

    sleep(0.001)

1.8.3.3. 直接驅動（動態顯示）
采用直接驅動方式，驅動單位led的實現代碼：

from machine import Pin

from time import sleep,sleep_ms

#實例化段碼

a  = Pin(15,Pin.OUT)

b  = Pin(4,Pin.OUT)

c  = Pin(5,Pin.OUT)

d  = Pin(18,Pin.OUT)

e  = Pin(19,Pin.OUT)

f  = Pin(21,Pin.OUT)

g  = Pin(22,Pin.OUT)

dp = Pin(23,Pin.OUT)

gao = Pin(25,Pin.OUT)

di = Pin(33,Pin.OUT)

#關閉段碼

a.on()

b.on()

c.on()

d.on()

e.on()

f.on()

g.on()

dp.on()

gao.on()

di.on()

#段碼

duan_ma  = [0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09]

duan_ctl = [dp,g,f,e,d,c,b,a,dp,g,f,e,d,c,b,a]

#顯存

display_buff = 0b1111111111111111

#顯示函數

def display(index):

    global display_buff

    for i in range(8):

        duan_ctl[i].on()

    if(index > 7):

        gao.on()

        di.off()

    else:

        gao.off()

        di.on()

    if(display_buff&(1<<index)):

        duan_ctl[index].on()

    else:

        duan_ctl[index].off()

#更新顯存

def updateDisplayBuff(value):

    global display_buff

    temp_shi = int(value/10)

    temp_ge  = (value%10)

    display_buff = (0x00ff|(duan_ma[temp_shi]<<8))&\

(0xff00|duan_ma[temp_ge])

#循環計數器

i = 0

j = 0

while True:

    i = i+1

    if(i>999):

        i=0

        j = j+1

        updateDisplayBuff(j)

        #display_buff = 0x2503

        if(j>99):

            j=0

    display(i%16)

    sleep(0.001)

 

1.8.4. 驅動模塊源碼

共陽極單位、雙位數碼管的類已經封裝好，可以從gitee倉庫下載本教程案例代碼，數碼管類目錄：1_7數碼管/exam3/CADT.py或1_7數碼管/exam4/CADT.py，源碼如下：

from machine import Pin

#共陽單位數碼管

class digitalCube1:

    '''

類的接口函數,輸入參數段碼IO口.

    '''

    def __init__(self,a,b,c,d,e,f,g,dp):

        self.duan_ctl  = [Pin(dp,Pin.OUT),\

                          Pin(g,Pin.OUT),\

                          Pin(f,Pin.OUT),\

                          Pin(e,Pin.OUT),\

                          Pin(d,Pin.OUT),\

                          Pin(c,Pin.OUT),\

                          Pin(b,Pin.OUT),\

                          Pin(a,Pin.OUT)]

        self.duan_code = [0x03,\

                          0x9f,\

                          0x25,\

                          0x0d,\

                          0x99,\

                          0x49,\

                          0x41,\

                          0x1f,\

                          0x01,\

                          0x09]

        self.disp_buff = 0b111111

    '''

更新要顯示的內容value

    '''

    def updateDisplay(self,value):

        self.disp_buff = self.duan_code[value]

    '''

顯示函數,在時間片中調用

    '''

    def display(self):

        for i in range(8):

            if (self.disp_buff & (1<<i)):

                self.duan_ctl[i].on()

            else:

                self.duan_ctl[i].off()

#共陽雙位數碼管

class digitalCube2:

    '''

類的接口函數,輸入參數段碼IO口.

    '''

    def __init__(self,a,b,c,d,e,f,g,dp,ge,shi):

        self.duan_ctl  = [Pin(dp,Pin.OUT),\

                          Pin(g,Pin.OUT),\

                          Pin(f,Pin.OUT),\

                          Pin(e,Pin.OUT),\

                          Pin(d,Pin.OUT),\

                          Pin(c,Pin.OUT),\

                          Pin(b,Pin.OUT),\

                          Pin(a,Pin.OUT),\

                          Pin(dp,Pin.OUT),\

                          Pin(g,Pin.OUT),\

                          Pin(f,Pin.OUT),\

                          Pin(e,Pin.OUT),\

                          Pin(d,Pin.OUT),\

                          Pin(c,Pin.OUT),\

                          Pin(b,Pin.OUT),\

                          Pin(a,Pin.OUT)]

        self.duan_code = [0x03,\

                          0x9f,\

                          0x25,\

                          0x0d,\

                          0x99,\

                          0x49,\

                          0x41,\

                          0x1f,\

                          0x01,\

                          0x09]

        self.ge_ctl  =  Pin(ge,Pin.OUT)

        self.shi_ctl =  Pin(shi,Pin.OUT)

        self.disp_buff = 0b111111

        self.index = 0

    '''

更新要顯示的內容value

    '''

    def updateDisplay(self,value):

        temp_shi = int(value/10)

        temp_ge  = (value%10)

        self.disp_buff = (0x00ff|(self.duan_code[temp_shi]<<8))&\

                         (0xff00|self.duan_code[temp_ge])

    '''

顯示函數,在時間片中調用

    '''

    def display(self):

        #關閉所有段

        for i in range(8):

            self.duan_ctl[i].on()

        if(self.disp_buff&(1<<self.index)):

            self.duan_ctl[self.index].on()

        else:

            self.duan_ctl[self.index].off()

        if(self.index > 7):

            self.shi_ctl.on()

            self.ge_ctl.off()

        else:

            self.shi_ctl.off()

            self.ge_ctl.on()      

        self.index = self.index + 1

        if self.index > 15:

            self.index = 0