数码管显示

现阶段，无论 LCD 和 OLED 显示技术有多好，都无法替代这个古老的显示方式 - 数码管。直到现在，很多领域都离不开数码管。最主要的原因是他便宜有稳定，而且控制简单。

实验原理

数码管是一种半导体发光器件，其基本单元依然是 LED。 数码管按段数可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，也就是多一个小数点（DP），这个小数点可以更精确的表示数码管想要显示的内容。

按照能显示的位数可分为 1 位、2 位、3 位、4 位、5 位、6 位、7 位等数码管。

按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管：

1. 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。
2. 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。

原理图如下：

引脚图中间的两个 COM，是公共端，共阴数码管要将其接地，共阳数码管将其接电源。a，b，c，d，e，f，g，dp 被称为段选线。

如何判断是共阴还是共阳？

如果你不清楚你的数码管到底是共阴还是共阳，可以使用下面三种方法测试。

1. 一般在数码管的侧面会标注该数码管的型号，可以在浏览器中搜索该型号，获取对应的原理图

2. 用 ESP32 单片机给面包板通电（3.3V 引脚），公共端通过一个限流电阻接电源, 用跳线连通电源和数码管的 LED 引脚，如果亮了说明是共阳型数码管；反之，说明是共阳型数码管。

3. 使用万用表的二极管档，红表笔接公共端，黑表笔接任一引脚，亮了说明是共阳型数码管，反之，则说明是共阴型数码管。

提示

建议把所有引脚测试一遍，也可以检查出是否有坏了的 LED。

硬件电路设计

物料清单（BOM 表）：

材料名称	数量
1 位 8 段数码管	1
1kΩ 电阻	1
杜邦线(跳线)	若干
面包板	1

将材料按照下图相连:

软件程序设计

设计这个程序时，我们需要使用二维数组。

如果我们想让这个数码管某一引脚亮起来，那么我们需要给对应的引脚设置一个低电平。如果我们想要显示一个数字时，就需要让多个 LED 同时亮，比如数字 1 需要 b、c 引脚给低电平，其余引脚给高电平。程序可以这样写：

// 定义输出引脚并把所有引脚存到数组中
int pin_a = 4;
int pin_b = 5;
int pin_c = 19;
int pin_d = 21;
int pin_e = 22;
int pin_f = 2;
int pin_g = 15;
int pin_dp = 18;

int pin_array[8] = {pin_a, pin_b, pin_c, pin_d, pin_e, pin_f, pin_g, pin_dp};

// 定义数字显示逻辑的二维数组
int number_array[][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, 0, 1}, // 8
    {0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1}, // 9
};

void setup() {
  // 设置所有引脚为输出模式，初始化所有引脚为高电平
  for (int i=0;i<8;i++){
    pinMode(pin_array[i], OUTPUT);
    digitalWrite(pin_array[i], HIGH);
    }
}

void loop() {
  // 显示数字
  int num = 8;
  for (int i=0;i<8;i++){
      digitalWrite(pin_array[i], number_array[num][i]);
      }
}

我们也可以使用函数来把显示数字的逻辑代码封装起来，方便我们在其他地方使用：

// 定义输出引脚并把所有引脚存到数组中
int pin_a = 4;
int pin_b = 5;
int pin_c = 19;
int pin_d = 21;
int pin_e = 22;
int pin_f = 2;
int pin_g = 15;
int pin_dp = 18;

int pin_array[8] = {pin_a, pin_b, pin_c, pin_d, pin_e, pin_f, pin_g, pin_dp};

// 定义数字显示逻辑的二维数组
int number_array[][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, 0, 1}, // 8
    {0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1}, // 9
};

void display_number(int num){
  // 清屏
  for (int i=0;i<8;i++){
    digitalWrite(pin_array[i], HIGH);
    }

  // 改变对应引脚的电平;
  for (int i=0;i<8;i++){
      digitalWrite(pin_array[i], number_array[num][i]);
      }
  }

void setup() {
  // 设置所有引脚为输出模式，初始化所有引脚为高电平
  for (int i=0;i<8;i++){
    pinMode(pin_array[i], OUTPUT);
    digitalWrite(pin_array[i], HIGH);
    }
}

void loop() {
  // 显示数字
  for (int i=0;i<10;i++){
    display_number(i);
    delay(500);
    }
}