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嵌入式进阶——数码管

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文章目录

- 数码管结构
- 移位寄存器
- 原理图
- 移位寄存器数据流程
- 移位寄存器控制流程
- 移位寄存器串联
- 实现数码管显示

数码管结构

共阴与共阳
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，共阳数码管在应用的时候，应该将 COM 端口接到正极，当某一段发光二极管的阴极为低电平的时候，相对应的段就点亮，当某一字段的阴极为高电平的时候，相对应段就不亮。
1位数码管
在这里插入图片描述

2位数码管

4位数码管

移位寄存器

74HC595 是一款 8 位 CMOS 移位寄存器。8 位并行输出端口为可控的三态输出，一个串行输入端口，可以实现多级芯片串行控制，组成 8n 位（n 为芯片数量）并行输出。
优点：通过逻辑操作来控制LED的状态，少量的引脚控制更多的状态。
在这里插入图片描述

原理图

在这里插入图片描述

移位寄存器数据流程

移位寄存器的引脚：

LATCH_CLOCK: 锁存时钟
SHIFT_CLOCK: 移位时钟
A: 数据输入信号管脚
QA~QH: 将二进制数据信号转化为高低电平输出给数码管
SQH: 串行数据输出管脚

上图帮我们认识了几个管脚的作用：
● A：数据信号输入
● QA~QH: 高低电平输出
同时再次加深了我们对74HC595功能的理解：将二进制数据转换为高低电平的一个工具。

移位寄存器控制流程

数量流程中，数据变成高低电平过程清楚了。但是数据是给到芯片的，给这个过程是比较讲究的。
也就是我们传统说法，要按照规矩来传递数据。数据传递是要通过协议的。
我们通过数据输入信号管脚(原理图上标记为A)来输入数据。我们必须清楚的知道，一个引脚给数据，其实就是给高低电平信号，一个高低电平信号只能表示一个bit，而我们又8给输出口，理论上需要给8次高低电平才能满足8个端口的输出要求。但是如何去界定8给高低电平呢，就需要用时间去界定。提供了两个引脚：

LATCH_CLOCK: 锁存时钟引脚
SHIFT_CLOCK: 移位时钟引脚

移位：由低电平变为高电平，表示记录一个位的电平。
锁存：由低电平变为高电平，表示将记录的数据应用到电路中。

移位寄存器串联

在这里插入图片描述

本案例中是有两个移位寄存器U1和U2的。分别关注两个移位寄存器的A和SQH.
在这里插入图片描述
通过流程我们可以明确以下结论:

移位寄存器通过A输入数据
移位寄存器通过SQH输出数据
两个移位寄存器通过将一个的SQH输出到另外一个的输入A口，两个移位寄存器就串联了
末端的移位寄存器输出口悬空表示不输出
数据会传递到末端，也就是数据会先填充的是末端。
串联后控制流程需要有所改变，改变如下：

实现数码管显示

#include "Config.h"
#include "GPIO.h"
#include "Delay.h"

#define	NIXIE_DI	P44	// 数据输入
#define	NIXIE_SCK	P42	// 移位寄存器
#define	NIXIE_RCK	P43	// 锁存寄存器

void GPIO_config(void) {
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义
	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;	//指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
	GPIO_Inilize(GPIO_P4, &GPIO_InitStructure);//初始化
}

#define GET_BIT_VAL(byte, pos)	(byte & (1 << pos))

int main() {
		char i;
		u8 a_dat = 0x12;	// 0001 0010	字母位 5.
											//&1000	0000
	
		u8 b_idx = 0x1F;	// 0001 1111	数字位 
	
    GPIO_config();
		
		// 显示 7.
		// 0111 1000
		// 先发字母位 (控制显示的内容)
		// 8bit，先发出去的会作为高位
		for(i = 7; i >= 0; i--){ // 0点亮
			NIXIE_DI = GET_BIT_VAL(a_dat, i);
			
			// 寄存器的移位操作
			NIXIE_SCK = 0;
			NOP2();
			NIXIE_SCK = 1;
			NOP2();
		}
		
		// 再发数字位 （控制显示哪几个）
		// 1111 1011
		
		// 7.7.空7. 7.7.7.7.  -------------------与二级制是反向
		for(i = 7; i >= 0; i--){ // 只要不是0，就是高电平
			NIXIE_DI = GET_BIT_VAL(b_idx, i);
			
			// 寄存器的移位操作
			NIXIE_SCK = 0;
			NOP2();
			NIXIE_SCK = 1;
			NOP2();
		}
		
		// 锁存操作
		NIXIE_RCK = 0;
		NOP2();
		NIXIE_RCK = 1;
		NOP2();
		
		
		
    while(1) {
				
    }
}