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  • 2021-09-26 19:40:26

    Arduino 74HC595驱动数码管0-9循环显示+Proteus仿真


    • Proteus仿真
      在这里插入图片描述

    实例代码(do{}while();实现方法)

    /*74HC595控制1位共阳数码管
     * 
     * 
     * 
     * 
     * 
      */
    unsigned   char  table[]={
       0xc0,0xf9,0xa4,
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    Arduino-Proteus仿真05-分立式数码管循环显示0~9

    设计者:STCode(公众号同名)

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    前言:

    Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真及印制电路板设计软件,它可以仿真、分析各种模拟电路和集成电路,其提供了大量模拟与数字元器件及外部设备,以及各种虚拟仪器(如电压表、电流表、示波器、逻辑分析仪、信号发生器等),特别是它具有对单片机及其外围电路组成的综合系统交互仿真功能,
    目前,Proteus仿真系统支持的主流单片机有ARM7(LPC21xx)、8051/52、AVR、PIC 10/12/16/18/24、MSP430、CotexM0/M3、HC11等,其支持的开发环境有Keil u Vision2/3/4、MPLAB、Atmel Studio等。

    提示:

    Proteus仿真Arduino中,关于所需硬件获取、软件编译、HEX文件获取、代码导入等问题请参考文章:Arduino-Proteus仿真01-LED灯闪烁

    1) 描述

    数码管可以分为共阳数码管和共阴数码管两种,本例中使用的是共阳数码管,因此将公共端接到Arduino的+5V上。单个数码管中有7颗led,当显示数字“8”的时候将点亮所有7颗led。仿真电路中,单只共阳数码管的名称为 “7SEG-COM-AN-GREEN”,7SEG代表7段,COM-AN代表的是共阳,GREEN表示led颜色为绿色;共阴数码管组件的名称为“7SEG-COM-CAT -GREEN”。

    2) 元器件选择

    ·ATMEGA328P
    ·7SEG-COM-AN-GREEN
    ·RX8
    ·LED-YELLOW
    ·RES(220O欧姆)
    在这里插入图片描述

    在元件模式中点击P选项,在元件库中搜索所需的元件名称,双击后便可添加到元件清单中。

    3) 电路连接

    在这里插入图片描述从电路连接图上可以看到,单只数码管的公共端连接到VCC,其余7个引脚,先连接到330欧姆的排阻上,再分别接到Arduino的引脚上,分别连接0~6号IO口。

    这里说明一下,单只共阳数码管的段码标号如下图。其中abcdefg分别对应接到了Arduino的0~6,如果想让数码管显示1,只需要将b、c两个led引脚拉低即可,其他位均拉高电平,用2进制表示为11111001,对应的16进制数据为0xF9,
    在这里插入图片描述
    大家可以打开自己电脑的计算器,转换为程序员模式,看看二进制数据与16进制数据的转换。
    在这里插入图片描述

    4) 程序设计

    5const uint8_t CA_SEGCODE[] = 
    6{ 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};
    7int i,j;
    8//用数组指定7段数码管所连接的引脚
    9int ledPins[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
    1011void setup() 
    12{
    13for(int i=0;i<8;i++)
    14pinMode(ledPins[i],OUTPUT);
    15}
    1617void loop() 
    18{
    19for(i=0;i<10;i++)
    20{
    21for(j=0;j<7;j++)
    22{
    23if((CA_SEGCODE[i] >> j) & 0x01 == 1)
    24digitalWrite(ledPins[j],HIGH);
    25else 
    26digitalWrite(ledPins[j],LOW); 
    27}
    28delay(1000);
    29}
    30}
    31

    程序说明:

    源程序中先定义一个数组,用来存放显示0-9的数据;
    之后定义led引脚数组,方便之后对其进行引脚的模式设置和操作对应引脚的电平
    if((CA_SEGCODE[i] >> j) & 0x01 == 1)
    digitalWrite(ledPins[j],HIGH);
    else
    digitalWrite(ledPins[j],LOW);
    通过数据的移位并与0x01进行与操作,当比较的位的数据为1,则拉高对应的引脚,因此该led不亮,当比较的位的数据为0,则拉低对应引脚的电平,led亮起。

    5) 软件操作

    程序编写完成后点击Arduino IDE编译器的文件—首选项,将编译选项勾选上。点击好以后进行编译,编译完成后复制HEX文件所在的路径,复制完成后返回Proteus软件,双击Arduino控制板,在Program File处粘贴HEX文件的路径。点击确定以后即可进行仿真,点击Proteus软件下方运行仿真按钮,可以看到仿真的效果。

    更多教程和作品请关注公众号“STCode”获取~

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  • Arduino实验10 数码管显示

    千次阅读 2022-02-01 17:59:37
    任务描述:1位数码显示;4位数码显示;自动计时显示

    目录

    一、实验目的

    二、实验设备与环境

    三、实验重点

    四、实验难点

    五、实验内容

    5.1实验任务

    5.2实验原理

    5.3实验内容

    5.4实验结果

    5.5思考题


    一、实验目的

            (1)掌握1位数码管模块的功能;

            (2)熟悉4位数码管模块的功能;

            (3)4位数码计时显示功能编程

    二、实验设备与环境

            Arduino UNO套件、Arduino IDE、计算机、1位数码管、4位数码管、4个220欧限流电阻、面包板、杜邦线等

    三、实验重点

            (1)实验电路连接;(2)编写数码显示控制程序;(3)功能调试

    四、实验难点

            (1)数码显示控制程序编写

    五、实验内容

    5.1实验任务

            任务描述:1位数码显示;4位数码显示;自动计时显示

    5.2实验原理

            1.1位数码管

            1位数码管,是由8段发光二极管(LED)封装在一起组成“8”字型加一个小数点数码显示器件,又称为LED数码管,是单片机应用最为广泛的显示器件。

            图中所示数码管有8个显示笔画“a,b,c,d,e,f,g,h”,上下共10个引脚,上、下方中间引脚是公共极。公共引脚是阴极的为共阴数码管,公共引脚是阳极的为共阳数码管。共阴、共阳极数码管从外形上无法判断,可以通过公共极与任一笔画LED引脚外加3V电压点亮二极管判断,或用万用表电阻档测量判断。

            共阳极1位数码管显示数字与对应各段发光LED电平对照表:

            ArduinoUNO R3板与1位数码管的电路接法:

            2.4位 数码管

            数码管根据位数不同,其封装的引脚也各不相同。但其内部都是将单个数码管的段选线a,b,c,d,e,f,g,dp发光二极管对应连接在一起,公共极则相互独立。使用时分别通过控制不同的位选线(即单个数码管的公共极)来控制单个数码管的显示。以人眼难以分辨的速度进行刷新显示,即可达到多个数码管同时显示的效果。

            四位数码管引脚分布如下图所示,其中1,2,3,4表示对应位数码管的公共极。

            四位数码管电路原理图:

            注:1, 2, 3, 4 引脚用于选择处理的数字位(共阴型,低电平有效;共阳极,高电平有效),是这一位数字的公共极。例如,选择数字1,则对1脚送出低电平。

            选好数字后,对abcdefgh各段LED的操作与一位数码管相同。

    5.3实验内容

            1.实验电路搭建

            共阳极数码管公共引脚串联一个限流电阻接VCC, abcdefgh各脚顺序接Arduino数字D2-D9接口。

            2.1位数码管显示实验

            步骤1:数码管abcdefgh管脚测试

            1位数码管公共引脚接3.5V电源(或接地),其它引脚分别用杜邦线接地(或接3.5V电源),根据LED段的亮(灭)判断并识别abcdefgh的管序。

            步骤2:1位数码显示控制程序编写:

    // 程序控制数码管显示
    int digitPin= 2; //管脚D2连接到数码管的A脚
    void setup() {
        for(int x=0; x<=7; x++)
        pinMode(digitPin+x, OUTPUT);//设置D2~D9引脚为输出
    }
    void loop() { 
        for (int x=0; x<16; x++) {
            // 每隔1秒,顺序显示0-9,A-F数字displayDigital(x); 
            //调用    displayDigit()显示数字函数
            delay(1000); //等待1秒
        }
    }
    //自定义函数,数码管显示数字
    void displayDigital(unsigned intdigit) {
        //定义一个二维数组,存储各位数字的abcdefgh取值
        unsigned charabcdefgh[][8] = {
        {0,0,0,0,0,0,1,1},//0
        {1,0,0,1,1,1,1,1},//1
        {0,0,1,0,0,1,0,1},//2
        {0,0,0,0,1,1,0,1},//3
        {1,0,0,1,1,0,0,1},//4
        {0,1,0,0,1,0,0,1},//5
        {0,1,0,0,0,0,0,1},//6
        {0,0,0,1,1,1,1,1},//7
        {0,0,0,0,0,0,1,1},//8
        {0,0,0,1,1,0,0,1},//9
        {0,0,0,1,0,0,0,1},//A
        {1,1,0,0,0,0,0,1},//b
        {0,1,1,0,0,0,1,1},//C
        {1,0,0,0,0,1,0,1},//d
        {0,1,1,0,0,0,0,1},//E
        {0,1,1,1,0,0,0,1}//F};
        if ( digit >= 16 ) return;
        for (unsigned intx=0; x<8; x++){
            digitalWrite( digitPin+ x, abcdefgh[digit][x] );
        }
    }
    // 数码管每隔一秒显示一个数字从0~9,A~F
    

            步骤3:数码管显示测试

            3.4位数码显示控制

            步骤1:4位数码管管脚功能测试

            4将位数码管的1、2、3、4公共引脚分别接3.5V电源(或接地),其它引脚分别用杜邦线接地(或接3.5V电源),根据LED段的亮(灭)判断并识别公共引脚控制显示位数字的abcdefgh管序。

            步骤2:连接4位数码管驱动电路

            根据四位数码管引脚顺序,a,b,c,d,e,f,g,h引脚分别连接开Arduino UNO R3板的数字引脚D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9。数码管的4个数字位1,2,3,4引脚分别串联220Ω限流电阻,电阻另一端分别连接开发板的数字引脚D10、D11、D12、D13。

            注意:电路连线较多,检查正确无误后再通电测试,不要搭接错误!

            步骤3:编写4位数码管控制程序

    // 4位数码管显示示例程序
    int digitalPin= 2; //D2引脚连接数码管a脚,D3连b... D9连h
    int weiPin= 10; // 第一位数引脚接口
    void setup() {
        for(int x=0; x<4; x++) {
            pinMode(weiPin+x, OUTPUT); //设置各位公共引脚接口为输出
            digitalWrite(weiPin+x, HIGH);//公共引脚高电平,
        }
        for(int x=0; x<8; x++) {
            pinMode(digitalPin+x, OUTPUT); //设置各段led引脚接口为输出
        }
    }
    void loop() { 
        display(1, 3);//调用函数显示第1位数字3
        display(2, 2);//调用函数显示第2位数字2
        display(3, 1);//调用函数显示第3位数字1
        display(4, 0);//调用函数显示第4位数字0
    }
    // 定义数码管位显数字函数
    void displayDigital(unsigned intdigit) {
        unsigned char abcdefgh[][8] = {//定义一个数组,存储不同数字的abcdefgh各段的取值
        {0,0,0,0,0,0,1,1},//0
        {1,0,0,1,1,1,1,1},//1
        {0,0,1,0,0,1,0,1},//2
        {0,0,0,0,1,1,0,1},//3
        {1,0,0,1,1,0,0,1},//4
        {0,1,0,0,1,0,0,1},//5
        {0,1,0,0,0,0,0,1},//6
        {0,0,0,1,1,1,1,1},//7
        {0,0,0,0,0,0,1,1},//8
        {0,0,0,1,1,0,0,1},//9
        {0,0,0,1,0,0,0,1},//A
        {1,1,0,0,0,0,0,1},//b
        {0,1,1,0,0,0,1,1},//C
        {1,0,0,0,0,1,0,1},//d
        {0,1,1,0,0,0,0,1},//E
        {0,1,1,1,0,0,0,1},//F
        {1,1,1,1,1,1,1,0},//DOT = 16
        {1,1,1,1,1,1,0,1},//MINUS= 17
        {1,1,1,1,1,1,1,1} //BLANK =18}
        if ( digit > 18)return;
        for (unsigned intx=0; x<8; x++)
        digitalWrite( digitalPin+ x, abcdefgh[digit][x] );
    }
    //指定位显示给定数字函数
    void display(unsigned intwei, unsigned intdigit) {
        const intBLANK 18;
        for(int x=0; x<=3; x++) {
            digitalWrite(weiPin + x,LOW);// 数字位引脚置低平
        }
            displayDigital(BLANK); //调用函数关闭所有显示字段
            digitalWrite(weiPin +wei-1 , HIGH);//选择位显引脚,置高电平
            delay(1);
            displayDigital(digit);//调用函数位显数字字段
            delay(1000);//指定位的数字显示时间
    }
    

            步骤4:功能测试更改delay(ms)函数的时间参数,分别为500ms、100ms、10ms、1ms时,观察显示结果有什么不同。

            4.程序扩展任务:根据以上示例,编写程序,实现一个累加计数器或累减计数器。

    int digitalPin= 2; 
    int weiPin= 10; 
    int count = -1;
    void setup() {
      for(int x=0; x<4; x++) {
        pinMode(weiPin+x, OUTPUT); 
        digitalWrite(weiPin+x, HIGH);
      }
      for(int x=0; x<8; x++) {
          pinMode(digitalPin+x, OUTPUT);
      }  
    }
    void loop() {  
      count++;
      if(count<10){
        display(4,count);
         delay(1000);
        }else if(count<100){
          for(int i=0;i<50;i++){
          display(3,count/10);
          delay(10);
          display(4,count%10);
          delay(10);
          }}else if(count<1000){
            for(int i=0;i<50;i++){
          display(2,count/100);
          delay(20/3);   
          display(3,count/10%10);
          delay(20/3);
          display(4,count%10);
          delay(20/3);
          }
       }
    }
    void displayDigital(unsigned int digit) {
        unsigned char abcdefgh[][8] = {//定义一个数组,存储不同数字的abcdefgh各段的取值
          {0,0,0,0,0,0,1,1},//0
          {1,0,0,1,1,1,1,1},//1
          {0,0,1,0,0,1,0,1},//2
          {0,0,0,0,1,1,0,1},//3
          {1,0,0,1,1,0,0,1},//4
          {0,1,0,0,1,0,0,1},//5
          {0,1,0,0,0,0,0,1},//6
          {0,0,0,1,1,1,1,1},//7
          {0,0,0,0,0,0,0,1},//8
          {0,0,0,1,1,0,0,1},//9
          {0,0,0,1,0,0,0,1},//A
          {1,1,0,0,0,0,0,1},//b
          {0,1,1,0,0,0,1,1},//C
          {1,0,0,0,0,1,0,1},//d
          {0,1,1,0,0,0,0,1},//E
          {0,1,1,1,0,0,0,1},//F
          {1,1,1,1,1,1,1,0},//DOT = 16
          {1,1,1,1,1,1,0,1},//MINUS= 17
          {1,1,1,1,1,1,1,1} //BLANK =18
          };
          if(digit > 18)return;
          for (unsigned int x=0; x<8; x++)
          digitalWrite( digitalPin+ x, abcdefgh[digit][x] );
          }
          //指定位显示给定数字函数
    void display(unsigned int wei, unsigned int digit) {
      const int BLANK=18;
      for(int x=0; x<=3; x++) {
        digitalWrite(weiPin + x,LOW);// 数字位引脚置低电平
        }
        displayDigital(BLANK);    //调用函数关闭所有显示字段
        digitalWrite(weiPin +wei-1 , HIGH);//选择位显引脚
        displayDigital(digit);//调用函数位显数字字段
    }
    

    5.4实验结果

            结论:本次实验1根据LED段的亮(灭)判断并识别abcdefgh的管序。实验2结果为数码依次显示0 1 2 3。实验3,实现计时器的功能,可以计时。

            反思:首先,通过本次实验,我熟悉了掌握1位数码管模块的功能;熟悉4位数码管模块的功能;4位数码计时显示功能编程和各种函数的应用。其次,本次实验1根据LED段的亮(灭)判断并识别abcdefgh的管序。实验2结果为数码依次显示0 1 2 3。实验3,实现计时器的功能,可以计时。最后在本次实验中也遇到了一些问题,希望以后多学习,更加熟练,再接再厉。

            作品:

    5.5思考题

    1.如果用一位数码管做一个掷骰子选数字,怎样实现?

    2.怎样实现4位数字的同时显示?为什么?

    3.如果用4位数码管完成一个分、秒的计时器,怎样在现有示例程序的基础上实现?

    展开全文
  • 这节,我们要用一位数码管显示0~9 但是在学习前,我们需要了解一些东西 1.与 的运算 与运算 0&0=0 0&1=0 1&1=1 1&0=0 即 两个同时为1 结果才为1,否则为0 2.或 的运算 或运算 0...

    ——这节,我们要用一位数码管显示0~9

    但是在学习前,我们需要了解一些东西:

    1.与 的运算

    与运算
    0&0=00&1=01&1=11&0=0

    即   两个同时为1 结果才为1,否则为0

    2.或 的运算

    或运算
    0|0=00|1=11|1=11|0=1

    一个1 就是1,否则为0

    3

    十六位进制,二进制的对应关系
    000004010081000c1100
    100015010191001d1101
    2001060110a1010e1110
    3001170111b1011f1111

    我们接下来先来看一串代码

    //显示数字3
    int value = 0x4F;
    void setup()
    {
     for (int i = 2 ; i < 9; i++)
    {
     pinMode(i , OUTPUT);
    }
    }
    
    void loop(){
    for (int i = 2 ; i < 9; i++ )
    {
     digitalWrite(i,value&0x01);
     value >>= 1;
    }
    }

    分析:

    对于 void setup()  :  我们使用一个for循环把d2 到 d8 口全部都打开

    !!!!!

    对于 void loop()  :  我们对循环体内的说明

    value & 0x01 是什么含义? 首先,value 01001111(0x4F,8进制)0x01 为 00000001

    我们上面学过&运算 全部都是 1 为1,所以这个运算,我们把他理解为取最低位值的运算

    >>为位移运算符,在这就是右移运算符,而  >>= 10100111(1),把括号内的移掉,然后在左边的空位上补0

    所以第一个循环中 i = 2;输出值为1 所以为高电平;

           第二个循环中 i  =3;输出值为1 所以为高电平;

      ....

           第五个循环中 i =6;输出值为0 所以为高电平;

    ...

           第七个循环中 i =8;输出值为0 所以为高电平;

          所以得到

    abcdefgh
    11110010
    D2D3D4D5D6D7D8D9

    所以 a b c d g 是亮的,

     所以我们显示的是数字 3,所以我们的代码abcdefg是从右到左的顺序开始的

    接下来我们对数字的段码进行分析:

    一位共阴数码管
    对应数码管h g f e    d c b a 对应
    00 0 1 1   1 1 1 10x3F
    10 0 0 0   0 1 1 00x06
    20 1 0 1   1 0 1 10xx8
    30 1 0 0   1 0 1 10x4F
    40 1 1 0   0 1 1 00x66
    50 1 1 0   1 1 0 10x6D
    60 1 1 1   1 1 0 10x7D
    70 0 0 0   0 1 1 1 0x07
    80 1 1 1   1 1 1 1 0x7F
    90 1 1 0   1 1 1 1 0x6F
    void sendData1( int value)// 数字段码
    {
      for( int i = 2 ; i<=9 ; i++)
      {
        digitalWrite(i,value & 0x01);
        value >>= 1;
      }
      delay(500);
    }
    
    void setup() {
      for(int i=2 ; i<=9 ; i++)
      {
       pinMode(i,OUTPUT);
      }
    }
    
    void loop() {
      //过去
      sendData1(0x3F);
      sendData1(0x06);
      sendData1(0x5B);
      sendData1(0x4F);
      sendData1(0x66);
      sendData1(0x6D);
      sendData1(0x7D);
      sendData1(0x07);
      sendData1(0x7F);
      sendData1(0x6F);
    //回来
      sendData1(0x6F);
      sendData1(0x7F);
      sendData1(0x07);
      sendData1(0x7D);
      sendData1(0x6D);
      sendData1(0x66);
      sendData1(0x4F);
      sendData1(0x5B);
      sendData1(0x06);
      sendData1(0x3F);
    
    }

    我们接着来看这段代码,里面有一个非常重要的函数  delay()

    !!!  如果没有delay()会发生什么呢? 

    在这个代码中,我们的数码管 只会显示 0,为什么?  我们把  delay 理解为延时函数,而我的个人理解,就是执行的时长(我们在这以毫秒为单位),如果没有  delay(),我们的函数就会一直执行下去,也就是我的输入的  sendData1(0x3F) ,这样的话,如果一直让他输入,那我们后面的输入就不会出现,所以一直是 0

    当我们使用 delay()后,我们这为0.5秒,也就是我们把    sendData(0x3F)  执行0.5秒,当我们执行完了以后,就会跳到下一个sendData(0x06);以此类推 这样我们就能实现 数码管从 0~9~0 的一个变换。

    但是上述做法采用的依旧是堆叠的手段,我们如何让我们的代码变得更简单一点呢?

    因此我们引入了 —— 数组

     我们采取数组,就可以把代码给简单化了

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