STM32-GPIO数码管动态显示

米多0036 · 发表于 2023-8-26 18:08

一、数码管原理
知道这一部分的朋友可以直接点击目录部分跳过这段跳过，这里介绍一下数码管的知识

1、LED数码管的结构
不管在嵌入式STM32中还是在单片机51中，我们经常采用LED数码管来显示我们系统的状态、运算结果等各种信息，LED数码管是机器和人对话的一种重要的输出设备。

单个LED数码管的外形和内部结构如上图所示。LED数码管由8个发光二极管组成，通过不同的发光字段组合可以显示数字（0~9）、字符（A~F、H、L、P、R、U、Y、符号"——"及小数点"."等）。

按照内部8个发光二极管的连接方式的不同，LED数码管可以分为共阳极与共阴极俩种，上图有结构图。

发表于 2023-8-26 18:08

2、LED数码管工作原理
这里以共阳极LED数码管为例来阐述具体在单片机上的工作原理。

要使数码管显示数字或者字符，直接将相应的数字或者字符送入数码管的段控制端是不行的，必须使段控制端输出相应的字符编码。

发表于 2023-8-26 18:09

如上图所示，八个发光二极管的阳极连接在一起，作为公共端（我们喜欢说位选端）阴极作为”段“控制端（我们说段选端）。

１）当公共端（位选端）接低电平时，所以二极管截止，不发光。

发表于 2023-8-26 18:09

２）当公共端（位选端）接高电平时，当某段控制端为高电平，该段的发光二级管导通并点亮。通过点亮不同的段，显示不同的字符。如显示数字１时，ｂ、ｃ俩段接低电平其他段接高电平。

发表于 2023-8-26 18:09

共阴极LED数码管与共阳极类似，这个里就不在进行介绍了。

发表于 2023-8-26 18:09

这里给出共阳与共阴极数码的显示字形编码：

发表于 2023-8-26 18:10

3、数码管动态显示
1）动态显示的概念
动态显示是一种按位轮流点亮各位数码管的显示方式，即在某一时段，只让其中一位数码管的位选端有效，并送出相对应的字形显示编码。此时其他位数码管因位选端无效而处于熄灭状态。下一时端按顺序选通另一位数码管，并送出相对应的字形编码显示，按照此规律进行下去，即可使各位数码管分别间断的显示出相应的字符。虽然在同一时刻只有一位数码管点亮，但利用人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余晖效应，看到的确是多为数码管同时点亮显示，这个过程被称为动态扫描显示。

发表于 2023-8-26 18:10

2）动态显示的接口
数码管的所有段选端共用一个8位的I/O端口，而每个数码管的位选端要占用一根I/O线，因此，n位动态显示数码管只占用一个8位的I/O端口和n根I/O线。显示n位数码时，连接段选的8位I/O端口依次送出n位数码的段码数据。同时，依次控制相应位公共端，当公共端电平位”0“（共阴极）或者”1“（共阳极）时，该位数码管点亮。

到这预备知识介绍完了现在开始写代码了

发表于 2023-8-26 18:10

二、代码的实现
我们使用固件库编程，首先我们需要一个工程模板
LED头文件

复制

#ifndef _LED_H_         //判断标号_LED_H_是否被定义，如果没有则#ifndef到#endif代码有效

#define _LED_H_

 

#include <stm32f10x.h>

 

#define LED_GPIO_PORT        GPIOC                  

//数码管的GPIO端口

 

#define LED_GPIO_CLK         RCC_APB2Periph_GPIOC    

//数码管相对应的时钟端口开启

 

#define LED_GPIO_PIN         GPIO_Pin_All            

//数码管的GPIO引脚号，All表示当前GPIOx的全部引脚

 

#define uchar unsigned char                          //给无符号字符型宏定义一个别名

#define uint unsigned int                            //给无符号整型宏定义一个别名

 

void LED_GPIO_Config(void);                             //数码管GPIO端口初始化函数

 

void delay_ms(uint ms);

//延时函数

 

#endif

发表于 2023-8-26 18:10

LED.C文件

复制

#include "led.h"

 

void LED_GPIO_Config(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

        /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/

 

          RCC_APB2PeriphClockCmd(LED_GPIO_CLK,ENABLE);

        /*开启数码管相关的GPIO外设时钟*/

 

          GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;

        /*设置引脚模式为通用推挽输出*/

 

          GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=LED_GPIO_PIN;

        /*选择要控制的引脚*/

 

          GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

        /*设置引脚速率为50MHz*/

 

          GPIO_Init(LED_GPIO_PORT,&GPIO_InitStructure);

        /*调用库函数初始化GPIO*/

}

 

void delay_ms(uint ms)  //延时函数

{

        unsigned int i,j;

        for(i=ms;i>0;i--)

                for(j=110;j>0;j--);

}

发表于 2023-8-26 18:11

main.C文件

复制

#include "led.h"

uchar LED_AC_table1[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

//共阳极数码编码

int main()

{

        LED_GPIO_Config();   //调用数码管GPIO外设初始化

        uint j=0x0100;       //这里是个算法变量的函数，这里就不展开讨论

        while(1)

        {

                for(int i=0;i<6;i++)   //循环选段

                {

                        delay_ms(50);        //延时

                        GPIO_Write(LED_GPIO_PORT,LED_AC_table1[i]+j);  //固件库函数选位输出相对应的字符

                        if(j==0x2000)                                  //算法

                        {

                                j=0x0100;

                        }

                        else

                        {

                                j<<=1;

                        }

                }

        }        

}

发表于 2023-8-26 18:11

在仿真之前我们看一下我们又一个新的固件库函数

发表于 2023-8-26 18:11

三、仿真结果展示
接下来让我们看看Proteus 仿真的结果吧

发表于 2023-8-26 18:12

关注我下面我会继续更新GPIO外设输入输出的实际小程序，来帮助大家更好的理解GPIO外设的功能，后面还会更新STM32的所有特色外设。

发表于 2023-8-26 23:10

必须使段控制端输出相应的字符编码

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