数码管怎么使用

数码管是嵌入式开发中比较常用的一个模块，本篇文章根据查阅的资料以及学习笔记整理成文，尽可能详尽的讲解常用数码管原理和使用方法。有不足和疏忽的地方，请不吝指正。

一、工作原理

数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。能显示4位数字的叫四位数码管，当然也有多位和只有一位的数码管，他们的电气原理相同。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示)按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

二、电气特性

单位数码管有十个管脚，其中有8根是用来点亮a,b,c,d,e,f,dp 共8个发光二极管(原理中有介绍)，3，8两个管脚为公共COM脚，它们相连通且作用相同，可接任意一根。为了更清楚介绍，贴图如下

共阴数码管脚位对应图

三、驱动方式

1、静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的'I/O端口才32个呢：)，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。

2、数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"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极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，但究竟是那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。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，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1～2ms，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，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。

四、开发实例

下面讲解一下四位数码管的动态驱动显示，首先看一下接线引脚图如下。

接下来用51单片机设计目标：通过编写c语言程序经编译连接后下载到单片机中，使四位数码管依次显示1，2，3，4

#define uchar usigned char

#define uint usigned int

//位选控制端口

sbit p20=P2^0

sbit p21=P2^1

sbit p22=P2^2

sbit p23=P2^3

//数码管段选编码数组，分别为显示：1，2，3，4的编码

uchar code BianMa[] ={0x7,0xb,0xd,0xe}

//延时1ms函数(用于数码管动态刷新)

void Delay1ms(int time)

void main()

{

while(1)

{

p20 =0//共阴极数码管低位选有效,表示已选中第一位数码管

P0 =BianMa[0]//通过I/O口P0向数码管送段选编码

Delay1ms(500)//第一位数码管显示0.5秒，然后换到第二位，依次下去，由于视觉停留和数码管余辉，所以感觉四位都在显示

p20 =1

p21 =0//第二位亮

P0 =BianMa[1]

Delay1ms(500)

p21 =1

p22 =0//第三位亮

P0 =BianMa[2]

Delay1ms(500)

p22 =1

p23 =0//第四位亮

P0 =BianMa[3]

Delay1ms(500)

p23 =1

}

//延时函数体

void Delay1ms(int time

{

int i,j

for(i =timei>0i--)

for(j =110j>0j--)

}

五、关于亮度和锁存器

一般来说静态驱动的亮度要高于动态驱动的亮度，但不影响使用。实际使用中为了达到更好的效果，会配合锁存器如74HC573一起使用，可以记忆先前状态数据直到有新数据覆盖。对做51单片机应用开发来说，相对LCD液晶，液晶模块编程更方便，样式更多样，但是其缺点亮度不够。这也恰恰是数码管的优势，如果做简单的计数显示，数码管是最好选择。

六、使用中注意事项

数码管的基本组成是发光二极管，因此其可以通过的电流只有几mA，接5V直流电源做测试的时候一定要串上一个几十K大小的电阻。否则，很容易烧掉，此外用万用表的测电阻档就可将其点亮，足以说明其电流之小。

大家都知道，在286以上的计算机中，一般都有一个CMOS RAM电路，它用于关机以后继续存放日期、时间、内存设置、软硬盘类型及其他许多有用的设置信息。CMOS即互补金属氧化物半导体，它的设置、应用和管理是保证系统正常工作的关键，下面就介绍一些有关CMOS的基本概念和应用。

ROM BIOS和CMOS RAM芯片

ROM BIOS是固化在ROM中的BIOS（Basic Input/Output System，简称基本输入/输出系统），他控制着系统全部硬件的运行，又为高层软件提供基层调用，BIOS芯片是插在主板上的一个长方形芯片。其比较著名的生产厂家有：American Megatrends INC.的AMI BIOS和Award Software INC.的AWARD BIOS。存放在ROM BIOS中的内容是不能被用户修改的，它主要用于存放：自诊断测试程序、系统自举装入程序、系统设置程序和主要I/O设备的I/O驱动程序及中断服务程序。自诊断测试程序：它通过读取系统主板上CMOS RAM中的内容来识别系统硬件的配置，并根据这些配置信息对系统中的各个部件进行自检和初始化。在POST（Power―On Self加电自检）过程中，如果CMOS RAM中的设置参数与系统实际配置的硬件不符，就会导致系统不能启动或不能正常工作。系统自举装入程序：该程序在系统自检正确后将 *** 作系统盘的引导记录读入内存，然后由引导程序安装 *** 作系统的核心程序。系统设置程序：在系统引导后，适时用热键（如Del）启动设置程序（SETUP），在这个设置程序中可对软硬件参数进行设置，然后由其存入CMOS RAM中。一般地，当系统第一次加电；系统增加、减少或更换硬件；CMOS RAM因掉电、病毒、放电等原因造成内容丢失；系统因需要而调整某些设置参数等原因时需要运行SETUP程序。常见的SETUP程序有AMI BIOS SETUP、AWARD BIOS SETUP、AMI WINBIOS SETUP、QUADTEL BIOS SETUP等。主要I/O设备的I/O驱动程序及中断服务程序：主要为计算机的低端输入/输出和各种中断提供服务。

CMOS RAM是一种互补金属氧化物半导体随即存储器，它主要具有功耗低（每位约10毫微瓦）、可随机读取或写入数据、断电后用外加电池来保持存储器的内容不丢失、工作速度比动态随机存储器（DRAM）高等特点。ROM BIOS对系统自检初始化后，将系统自检到的配置与CMOS RAM中的参数进行比较，在早期的PC中，用主板上的一组DIP开关（以不同组合来代表系统硬件资源的配置情况）来完成现在的CMOS RAM功能，在286以后则基本全都采用了CMOS RAM来保存系统设置的参数。CMOS RAM一般为64字节或128字节，用可充电的电池或外接电池（286机器用干电池较多，386以上的机器基本上都用充电电池了）对CMOS RAM芯片供电。

CMOS基本应用

CMOS数据的备份：由于CMOS的数据是否正确关系到系统是否能正常启动，所以对CMOS数据进行定期备份是非常重要的。备份的最简单方法是在SETUP程序中，用笔把各个参数记下来或者用屏幕硬拷贝（按Print Screen键）的方法把各个设置界面打印出来。这里介绍一种用程序把数据备份下来的方法（以AMI BIOS为例，这些方法对其他的CMOS也适用；用Turbo C 2.0，下同）：

/*把CMOS中的数据读到A盘的CMOS.DAT文件中*/

#include "stdio.h"

main()

{ char cmos[64]FILE *fpint i

for (i=0i<64i++)

{ outportb(0x70,i)

cmos[i]=inportb(0x71)

}

fp=fopen("A:\CMOS.DAT","wb")

fwrite(&cmos[0],1,64,fp)

fclose(fp)

}

CMOS数据的恢复：文件CMOS.DAT的内容可以在GEBUG（或PCTOOLS等工具软件）中显示和编辑，也可将其再写回CMOS，这里给出自动写回数据的程序：

/*把A盘CMOS.DAT文件的数据写回CMOS中*/

#include "stdio.h"

main()

{ char cmos[64]FILE *fpint i

fp=fopen("A:\CMOS.DAT","rb")

fread(&cmos[0],1,64,fp)

for (i=0i<64i++)

{ outportb(0x70,i)

outportb(0x71,cmos[i])

}

fclose(fp)

}

破译或摧毁CMOS口令：由于各种原因，有时需要破译或者摧毁CMOS的口令，此时可以根据具体情况采取各种不同的方法。如果能启动系统，但由于忘记或不知CMOS口令而无法进入CMOS设置状态，此时可采用程序法来破译CMOS的口令（由于程序较长，这里省略，如那位朋友有兴趣请Mail to：[email protected]）。用程序摧毁CMOS密码的设置：

/*摧毁CMOS密码*/

#include <dos.h>

void far (*p)()=MK_FP(0xffff,0x0000)

main()

{ int i

for (i=0x34i<0x40i++) outp(0x70,i)

out(0x71,0)

(*p)()

}

用DEBUG向端口发送数据的O命令向端口70h和71h发送一个数据，也可以清除CMOS的设置，具体 *** 作如下：

C:\>DEBUG

―O 70 10

―O 71 01

―Q

另外，也可以把上述 *** 作用DEBUG写成一个程序放在一个文件（如DELCMOS.COM）中，具体 *** 作如下：

C:\>DEBUG

―A 100

XXXX:0100 MOV DX,70

XXXX:0103 MOV AL,10

XXXX:0105 OUT DX,AL

XXXX:0106 MOV DX,71

XXXX:0109 MOV AL,01

XXXX:010B OUT DX,AL

XXXX:010C

―R CX

CX 0000

: 0C

―N DELCMOS.COM

―W

Writing 000C bytes

―Q

以后，只要能用软盘启动系统，运行DELCMOS.COM就能取消CMOS的设置。CMOS放电。如果由于人为原因或由于机器故障使CMOS被破坏，而又不能用软盘启动系统，即系统引导顺序为“C:,A:”，或者Floppy Drive A：设置为Not Installed（或Disabled），系统不认A驱，这是便只有放电一途了。放电的方法有电池短接法、跳线短接法和芯片放电法。电池短接法：如果利用可拆卸电池供电，可以把电池拔下，用一根导线将电池插座两端短路，对电路中的电容放电，使CMOS RAM中的信息被清除；如果电池被焊死在主板上，就必须用电烙铁和吸锡器拔开电池的一个管脚来放电。需说明的是，电池短接法必须在短电的情况下进行，此法对一般用户是不可取的，因为拆卸和焊接电池时可能造成主板的损坏、短路、断路等问题，建议用下面的跳线短接法给CMOS放电。跳线短接法：在电池附近有一个跳线开关，跳线旁边注有RESET CMOS、CLEAN CMOS、CMOS CLOSE或CMOS RAM RESET等字样，跳线开关一般为四脚，有的在1、2两脚上有一个跳接器，此时将其拔下接到2、4脚上即可放电；有的所有脚上都没有跳接器，此时将2脚于充电电容短接即可放电。芯片短接法：开机后运行CMOS的SETUP命令全是由于机内一块芯片的作用，此芯片一般位于主板的左上方，很容易找到。找到后，用一段裸露的铜丝线，在管脚上快速划过，可多划几次，这样CMOS所设置的参数便以丢失，开机后重新设置各参数即可。

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