【基础知识】【模块介绍】8位8段数码管(74HC595)【硬件部分】

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八段数码管

基本介绍

数码管实际上是
多个LED按照一定顺序排列,并加上遮罩所构成的元件。

八段一般会引出9个引脚,其中7个引脚显示数字(或某些字母),1个显示小数点,1个作为片选端。

根据连接方式的不同,数码管分为共阳和共阴。
共阳在这端输出低电平时点亮,高电平时会熄灭,共阴则相反。

位置编号

为了便于编程,设计者将数码管的8个LED按照一点规则编号并设置了独特的名称
如下图
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按照dp,gfedcba的端口顺序排列可以产生一个8位2进制数(2位16进制数)来表示亮灭信息,
1表示这个端口是高电平,0则表示是低电平。

例如
0x00在共阳接法表示全亮,在共阴接法表示全灭

符号的编码

编码没有明确的标准,能看懂即可。
下文介绍的是作者常用的编码规则。

名称 dp g f e d c b a 共阳数码 共阴数码
0 0xC0 0x3F
1 0xF9 0x06
2 0xA4 0x5B
3 0xB0 0x4F
4 0x99 0x66
5 0x92 0x6D
6 0x82 0x7D
7 0xF8 0x07
8 0x80 0x7F
9 0x90 0x6F
A 0x88 0x77
b 0x83 0x7C
C 0xC6 0x39
d 0xA1 0x5E
E 0x86 0x79
F 0x8E 0x71
Line 0xBF 0x40
Bleak 0xFF 0x00
White 0x00 0xFF
Spot 0x7F 0x80

共阴和共阳互为对方的按位取反。

这是上表所指数码管的示意图
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视觉暂留

当加在LED的两端的电压消失时,LED并不会瞬间熄灭,亮度会随时间流逝而缓慢降低,不同的LED的完全熄灭时间不同,从几毫秒到几秒都有。

视觉暂留:人眼在观察景物时,光信号传入大脑神经,需经过一段短暂的时间,光的作用结束后,视觉形象并不立即消失
详情见

因此,当多个LED分别点亮LED一个一段时间后熄灭,在人眼看来则是全部点亮。

这是扫描的物理和生物基础

八位八段数码管模块

74HC595

这是个高速串行输入转并行输出的芯片
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有14个引脚

引脚号 名称 功能
8 GND
16 VDD 电源
10 SCLR 低电平复位
13 OE 输出使能,低电平时才有输出
15,1-7 QA-QH 并行输出
14 SDI 串行输入
9 SDO 串行输出
12 RCLK 存储寄存器时钟
11 SCLK 移位寄存器时钟

学过数电的应该从原理图里看得出:
SCLR(10),OE(13)为低电平有效。
RCLK(12),SCLK(11)为上升沿有效。

低电平就是接地时有效

上升沿是什么请看
外部中断的上升沿触发部分

这个芯片内部有2个8位寄存器
串行数据输入和输出的叫做移位寄存器
并行数据输出并所存的叫存储寄存器

从SDI(14)输入的串行数据被按输入顺序放入移位寄存器 如果输入数据多余8个,则多余的数据被从SDO(9)输出。
每当SCLK(11)出现一个上升沿时接受一位数据。

当RCLK(12)出现上升沿时,则移位寄存器的数据按照最先输入的到QH,最后输入的到QA的顺序放入数据寄存器并输出。

注意:百度上说这个芯片的移位频率能达到100MHz,但我实测小于1us数据将无法传输

模块外观

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原理图

这是模块的卖家给的原理图

芯片部分
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2个595芯片级联,U3作为数码管的片选,根据不同数据选择需要接受数据的数码管
U4作为数据发送,写入的数据为上文提到的符号编码。

数码管部分

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这是共阳数码管,原理图中 上半部分是引脚是数据输入,下半部分是片选信号

接口和指示灯
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由此看见,多个模块也可以进行级联

芯片滤波
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如果根据原理图自制时请将这两个电容在PCB设计时分别靠近2个595芯片

软件部分

基于74HC595的8位8段数码管的硬件部分介绍到此为止
软件部分请见
【STM32标准库】【自制库】8位8段数码管(74HC595)【软件部分】文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-416083.html

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