ArduinoUNO实战-第十一章-4位共阴数码管实验

目标

数码管分别显示1，2，3，4

理论学习

• 数码管动态扫描：动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。这样一来，就没必有每一位数码管配一个锁存器，从而大大的简化了硬件电路。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余晖和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。
  通俗点说：动态扫描就是一位一位显示数码管的速度加快，速度达到几个ms以内。

• 动态扫描时候去除余晖（显示模糊）：在动态扫描时候切换位选时候先把段选的输出清零，然后在切换位选，这样可以有效去除余晖。程序中void Display(unsigned char com, unsigned char num)函数中最前面的程序即为去除余晖的代码：
  digitalWrite(SEG_A, LOW); // 去除余晖

• 原理其实是COM1-4分别控制4位数字位，但是同一时刻只能显示一个数字位的数字，但是如果数字位切换速度够快，再加上有余晖的原因，我们会看起来好像4位数字是同时点亮的，其实是一位一位的切换。

接线图

电阻选择220欧的，如果选择1K的则没有那么亮
com1控制第1位，com2控制第2位，com3控制第3位，com4控制第4位

官方代码

官方代码中显示的时候一开始是低电平，显示第几位时，第几为COM设置为低电平，然后给对应的数字高电平，则显示数字

/*
  4位共阴极数码管显示1,2,3,4
*/

#include

// 定义IO命名
#define SEG_A 2
#define SEG_B 3
#define SEG_C 4
#define SEG_D 5
#define SEG_E 6
#define SEG_F 7
#define SEG_G 8
#define SEG_H 9

#define COM1 10
#define COM2 11
#define COM3 12
#define COM4 13

// 共阴极数码管显示0-9时候的每个数字对应的码值
unsigned char table[10][8] = 
{
  {0,0,1,1,1,1,1,1}, // 0  
  {0,0,0,0,0,1,1,0}, // 1  
  {0,1,0,1,1,0,1,1}, // 2  
  {0,1,0,0,1,1,1,1}, // 3  
  {0,1,1,0,0,1,1,0}, // 4  
  {0,1,1,0,1,1,0,1}, // 5  
  {0,1,1,1,1,1,0,1}, // 6  
  {0,0,0,0,0,1,1,1}, // 7  
  {0,1,1,1,1,1,1,1}, // 8  
  {0,1,1,0,1,1,1,1}, // 9   
};


// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // 打开串口
  Serial.begin(9600);
  pinMode(SEG_A, OUTPUT);
  pinMode(SEG_B, OUTPUT);
  pinMode(SEG_C, OUTPUT);
  pinMode(SEG_D, OUTPUT);
  pinMode(SEG_E, OUTPUT);
  pinMode(SEG_F, OUTPUT);
  pinMode(SEG_G, OUTPUT);
  pinMode(SEG_H, OUTPUT);
  
  pinMode(COM1, OUTPUT);
  pinMode(COM2, OUTPUT);
  pinMode(COM3, OUTPUT);
  pinMode(COM4, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {

  /**/
  // 第一位显示1
  Display(1, 1);
  delay(3);
  // 第二位显示2
  Display(2, 2);
  delay(3); 
  // 第三位显示3
  Display(3, 3);
  delay(3);
  // 第四位显示4
  Display(4, 4);
  delay(3);
  
  
}

void Display(unsigned char com, unsigned char num)
{
  // 去除余晖，如果不去除的话，假设一共4位数字，假设一开始第一位显示数字1，这个时候切换到COM2显示第二位，如果没有去除余晖，则第二位会先显示1，之后才会显示设定的数字
  /**/
  digitalWrite(SEG_A, LOW);
  digitalWrite(SEG_B, LOW);
  digitalWrite(SEG_C, LOW);
  digitalWrite(SEG_D, LOW);
  digitalWrite(SEG_E, LOW);
  digitalWrite(SEG_F, LOW);
  digitalWrite(SEG_G, LOW);
  digitalWrite(SEG_H, LOW);
  
  /**/
  // 选通位选
  switch(com)
  {
    case 1:
      // 选择位1
      digitalWrite(COM1, LOW);
      digitalWrite(COM2, HIGH);
      digitalWrite(COM3, HIGH); 
      digitalWrite(COM4, HIGH);  
      break;
    case 2:
      // 选择位2
      digitalWrite(COM1, HIGH);
      digitalWrite(COM2, LOW);
      digitalWrite(COM3, HIGH); 
      digitalWrite(COM4, HIGH);  
      break;
    case 3:
      // 选择位3
      digitalWrite(COM1, HIGH);
      digitalWrite(COM2, LOW);
      digitalWrite(COM3, HIGH); 
      digitalWrite(COM4, HIGH);  
      break;  
    case 4:
      // 选择位4
      digitalWrite(COM1, HIGH);
      digitalWrite(COM2, HIGH);
      digitalWrite(COM3, HIGH); 
      digitalWrite(COM4, LOW);  
      break;          
  } 
  // 显示对应的数字
  digitalWrite(SEG_A, table[num][7]);
  digitalWrite(SEG_B, table[num][6]);
  digitalWrite(SEG_C, table[num][5]);
  digitalWrite(SEG_D, table[num][4]);
  digitalWrite(SEG_E, table[num][3]);
  digitalWrite(SEG_F, table[num][2]);
  digitalWrite(SEG_G, table[num][1]);
  digitalWrite(SEG_H, table[num][0]);
  
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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上述例子中程序下发下去之后，由于delay只有3毫秒，所以会看到同时点亮1234，其实是因为延时很短，人肉眼看到的帧率比较低，所以看起来是同时，其实是每一位顺序点亮的。
为了印证不是同时点亮，我们可以delay(1000)则发现每一秒切换一位，1234是逐位点亮

实际代码

我们根据官方代码测试时发现效果不对，是相反的，比如第一位显示1，Display(1, 1);我们初始化低电平，然后给对应的数码管高电平点亮，发现全是熄灭的。但是我们初始化高电平，此时所有数码管点亮，这是我们再根据数字1对应的码值，把不需要点亮的数码管也赋予高电平时则熄灭，把需要点亮的SEG_B和SEG_C设置低电平，反而显示了1，所以我们后面设置数字时全部取反

digitalWrite(SEG_A, !table[num][7]);
digitalWrite(SEG_B, !table[num][6]);
digitalWrite(SEG_C, !table[num][5]);
digitalWrite(SEG_D, !table[num][4]);
digitalWrite(SEG_E, !table[num][3]);
digitalWrite(SEG_F, !table[num][2]);
digitalWrite(SEG_G, !table[num][1]);
digitalWrite(SEG_H, !table[num][0]);
1
2
3
4
5
6
7
8

/*
  4位共阴极数码管显示1,2,3,4
*/

#include

// 定义IO命名
#define SEG_A 2
#define SEG_B 3
#define SEG_C 4
#define SEG_D 5
#define SEG_E 6
#define SEG_F 7
#define SEG_G 8
#define SEG_H 9

#define COM1 10
#define COM2 11
#define COM3 12
#define COM4 13

// 共阴极数码管显示0-9时候的每个数字对应的码值
unsigned char table[10][8] = 
{
  {0,0,1,1,1,1,1,1}, // 0  
  {0,0,0,0,0,1,1,0}, // 1  
  {0,1,0,1,1,0,1,1}, // 2  
  {0,1,0,0,1,1,1,1}, // 3  
  {0,1,1,0,0,1,1,0}, // 4  
  {0,1,1,0,1,1,0,1}, // 5  
  {0,1,1,1,1,1,0,1}, // 6  
  {0,0,0,0,0,1,1,1}, // 7  
  {0,1,1,1,1,1,1,1}, // 8  
  {0,1,1,0,1,1,1,1}, // 9   
};


// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // 打开串口
  Serial.begin(9600);
  pinMode(SEG_A, OUTPUT);
  pinMode(SEG_B, OUTPUT);
  pinMode(SEG_C, OUTPUT);
  pinMode(SEG_D, OUTPUT);
  pinMode(SEG_E, OUTPUT);
  pinMode(SEG_F, OUTPUT);
  pinMode(SEG_G, OUTPUT);
  pinMode(SEG_H, OUTPUT);
  
  pinMode(COM1, OUTPUT);
  pinMode(COM2, OUTPUT);
  pinMode(COM3, OUTPUT);
  pinMode(COM4, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {

  /**/
  // 第一位显示1
  Display(1, 1);
  delay(3);
  // 第二位显示2
  Display(2, 2);
  delay(3); 
  // 第三位显示3
  Display(3, 3);
  delay(3);
  // 第四位显示4
  Display(4, 4);
  delay(3);
  
  
}

void Display(unsigned char com, unsigned char num)
{
  // 去除余晖，如果不去除的话，假设一共4位数字，假设一开始第一位显示数字1，这个时候切换到COM2显示第二位，如果没有去除余晖，则第二位会先显示1，之后才会显示设定的数字
  /**/
  digitalWrite(SEG_A, LOW);
  digitalWrite(SEG_B, LOW);
  digitalWrite(SEG_C, LOW);
  digitalWrite(SEG_D, LOW);
  digitalWrite(SEG_E, LOW);
  digitalWrite(SEG_F, LOW);
  digitalWrite(SEG_G, LOW);
  digitalWrite(SEG_H, LOW);
  
  /**/
  // 选通位选
  switch(com)
  {
    case 1:
      // 选择位1
      digitalWrite(COM1, HIGH);
      digitalWrite(COM2, LOW);
      digitalWrite(COM3, LOW); 
      digitalWrite(COM4, LOW);  
      break;
    case 2:
      // 选择位2
      digitalWrite(COM1, LOW);
      digitalWrite(COM2, HIGH);
      digitalWrite(COM3, LOW); 
      digitalWrite(COM4, LOW);  
      break;
    case 3:
      // 选择位3
      digitalWrite(COM1, LOW);
      digitalWrite(COM2, LOW);
      digitalWrite(COM3, HIGH); 
      digitalWrite(COM4, LOW);  
      break;  
    case 4:
      // 选择位4
      digitalWrite(COM1, LOW);
      digitalWrite(COM2, LOW);
      digitalWrite(COM3, LOW); 
      digitalWrite(COM4, HIGH);  
      break;          
  } 
    
  digitalWrite(SEG_A, !table[num][7]);
  digitalWrite(SEG_B, !table[num][6]);
  digitalWrite(SEG_C, !table[num][5]);
  digitalWrite(SEG_D, !table[num][4]);
  digitalWrite(SEG_E, !table[num][3]);
  digitalWrite(SEG_F, !table[num][2]);
  digitalWrite(SEG_G, !table[num][1]);
  digitalWrite(SEG_H, !table[num][0]);
  
}
1
2
3
4
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6
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循环从0到9一直显示

如果超过9则回到0重新开始显示

void loop() {

  int num = 0;
  while(true)
  {
    // 第一位显示
    if(num == 10){
      num = 0;      
    }
    Display(1, num);
    delay(1000);
    ++num;
    // 第二位显示
    if(num == 10){
      num = 0;   
    }  
    Display(2, num); 
    delay(1000); 
    // 第三位显示
    ++num;
    if(num == 10){
      num = 0;    
    }
    Display(3, num);
    delay(1000);
    // 第四位显示
    ++num;
    if(num == 10){
      num = 0;    
    }
    Display(4, num);
    delay(1000);
    ++num;
  }
  
  
}

1
2
3
4
5
6
7
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9
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