【Arduino Uno】数码管模拟值实验

一.1位数码管模拟值

1.共阳极数码管实验效果

2.共阳极与共阴极数码管原理与构造

数码管内部构造

内部结构：一位数码管通常由 8 个发光二极管组成，其中 7 个用于构成数字 0-9 的字形，分别标记为A、B、C、D、E、F、G，另一个为小数点DP。

数码管分类及工作原理：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。型号分别是共阳极数码管（5161BS）和共阴极数码管（5161AS）

共阳极数码管：公共脚是正极（阳极），也就是所有二极管的阳极连接在一起，作为公共端，作为公共端所有的段码实际上是负极，当某一个或某几个段码位接低电平(LOW)，公共脚接高电平（接5V）时，对应的段码位就能点亮。

共阴极数码管：公共脚是负极（阴极），也就是所有二极管的阴极连接在一起，作为公共端，段码位是阳极，当公共脚接地（3号接GND），段码位接高电平(HIGH)时，对应段码位点亮。

3.需要的组件

将需要以下组件：

Arduino UNO开发板
1个1位共阳极数码管
8个1k欧姆电阻
1个面包板
若干杜邦线或者跳线

4.共阳极数码管接线图

注意：我选用的数码管为阳极，所以公共脚（3号和8号）接5V

再来细究一下数码管所对应的引脚

1->g2->f4->a5->b6->e7->d9->c10->h

5.共阳极代码

inta=2;// 定义数字接口2 连接aintb=3;// 定义数字接口3 连接bintc=4;// 定义数字接口4 连接cintd=5;// 定义数字接口5 连接dinte=6;// 定义数字接口6 连接eintf=7;// 定义数字接口7 连接fintg=8;// 定义数字接口8 连接ginth=9;// 定义数字接口9 连接h，也就是数码管中的dpvoidsetup(){// put your setup code here, to run once:inti;for(i=2;i<=9;i++){pinMode(i,OUTPUT);// 设置2~9号引脚为输出模式}}voidloop(){// put your main code here, to run repeatedlydigital_0();// 显示数字0delay(1000);digital_1();// 显示数字1delay(1000);digital_2();// 显示数字2delay(1000);digital_3();// 显示数字3delay(1000);digital_4();// 显示数字4delay(1000);digital_5();// 显示数字5delay(1000);digital_6();// 显示数字6delay(1000);digital_7();// 显示数字7delay(1000);digital_8();// 显示数字8delay(1000);digital_9();// 显示数字9delay(1000);}// 显示数字0voiddigital_0(void){digitalWrite(a,LOW);digitalWrite(b,LOW);digitalWrite(c,LOW);digitalWrite(d,LOW);digitalWrite(e,LOW);digitalWrite(f,LOW);digitalWrite(g,HIGH);digitalWrite(h,LOW);}// 显示数字1voiddigital_1(void){digitalWrite(a,HIGH);digitalWrite(b,LOW);digitalWrite(c,LOW);digitalWrite(d,HIGH);digitalWrite(e,HIGH);digitalWrite(f,HIGH);digitalWrite(g,HIGH);digitalWrite(h,LOW);}// 显示数字2voiddigital_2(void){digitalWrite(a,LOW);digitalWrite(b,LOW);digitalWrite(c,HIGH);digitalWrite(d,LOW);digitalWrite(e,LOW);digitalWrite(f,HIGH);digitalWrite(g,LOW);digitalWrite(h,LOW);}// 显示数字3voiddigital_3(void){digitalWrite(a,LOW);digitalWrite(b,LOW);digitalWrite(c,LOW);digitalWrite(d,LOW);digitalWrite(e,HIGH);digitalWrite(f,HIGH);digitalWrite(g,LOW);digitalWrite(h,LOW);}// 显示数字4voiddigital_4(void){digitalWrite(a,HIGH);digitalWrite(b,LOW);digitalWrite(c,LOW);digitalWrite(d,HIGH);digitalWrite(e,HIGH);digitalWrite(f,LOW);digitalWrite(g,LOW);digitalWrite(h,LOW);}// 显示数字5voiddigital_5(void){digitalWrite(a,LOW);digitalWrite(b,HIGH);digitalWrite(c,LOW);digitalWrite(d,LOW);digitalWrite(e,HIGH);digitalWrite(f,LOW);digitalWrite(g,LOW);digitalWrite(h,LOW);}// 显示数字6voiddigital_6(void){digitalWrite(a,LOW);digitalWrite(b,HIGH);digitalWrite(c,LOW);digitalWrite(d,LOW);digitalWrite(e,LOW);digitalWrite(f,LOW);digitalWrite(g,LOW);digitalWrite(h,LOW);}// 显示数字7voiddigital_7(void){digitalWrite(a,LOW);digitalWrite(b,LOW);digitalWrite(c,LOW);digitalWrite(d,HIGH);digitalWrite(e,HIGH);digitalWrite(f,HIGH);digitalWrite(g,HIGH);digitalWrite(h,LOW);}// 显示数字8voiddigital_8(void){digitalWrite(a,LOW);digitalWrite(b,LOW);digitalWrite(c,LOW);digitalWrite(d,LOW);digitalWrite(e,LOW);digitalWrite(f,LOW);digitalWrite(g,LOW);digitalWrite(h,LOW);}// 显示数字9voiddigital_9(void){digitalWrite(a,LOW);digitalWrite(b,LOW);digitalWrite(c,LOW);digitalWrite(d,LOW);digitalWrite(e,HIGH);digitalWrite(f,LOW);digitalWrite(g,LOW);digitalWrite(h,LOW);}

阳极代码调换为阴极

在讲义中修改为共阴极需要将段脚设为LOW熄灭，HIGH点亮（也就是原代码中所有digitalWrite的HIGH和LOW互换）

如果烧录进去的代码是阴极的，而数码管是阳极，并且接在5V上，就会出现

6.优化代码

结合一维数组、二维数组和函数的封装优化上述代码

intsegPins[]={2,3,4,5,6,7,8,9};// a,b,c,d,e,f,g,dp(h)constintSEGMENT_COUNT=8;// 段数（a-g + dp）// 共阳极数码管段码表（0-9），每一行对应一个数字，每一列对应segPins的引脚电平// 数组索引：0:a,1:b,2:c,3:d,4:e,5:f,6:g,7:dpbyte numCodes[10][8]={{LOW,LOW,LOW,LOW,LOW,LOW,HIGH,LOW},// 0{HIGH,LOW,LOW,HIGH,HIGH,HIGH,HIGH,LOW},// 1{LOW,LOW,HIGH,LOW,LOW,HIGH,LOW,LOW},// 2{LOW,LOW,LOW,LOW,HIGH,HIGH,LOW,LOW},// 3{HIGH,LOW,LOW,HIGH,HIGH,LOW,LOW,LOW},// 4{LOW,HIGH,LOW,LOW,HIGH,LOW,LOW,LOW},// 5{LOW,HIGH,LOW,LOW,LOW,LOW,LOW,LOW},// 6{LOW,LOW,LOW,HIGH,HIGH,HIGH,HIGH,LOW},// 7{LOW,LOW,LOW,LOW,LOW,LOW,LOW,LOW},// 8{LOW,LOW,LOW,LOW,HIGH,LOW,LOW,LOW}// 9};voidsetup(){// 设置所有段引脚为输出模式for(inti=0;i<SEGMENT_COUNT;i++){pinMode(segPins[i],OUTPUT);}}voidloop(){// 循环显示0-9，每个数字显示1秒for(intnum=0;num<10;num++){displayNumber(num);delay(1000);}}// 通用显示函数：根据数字显示对应的段码voiddisplayNumber(intnumber){// 检查数字范围，避免数组越界if(number<0||number>9){return;// 超出范围不显示}// 遍历所有段引脚，设置对应电平for(inti=0;i<SEGMENT_COUNT;i++){digitalWrite(segPins[i],numCodes[number][i]);}}

1.段引脚数组 segPins：把原来分散定义的 a-h 引脚整合到一个数组中，方便循环操作，减少重复代码。
2.段码表 numCodes二维数组:第一维表示数字（0-9），第二维表示对应段的电平把原来 10 个函数里的电平值集中存储，一目了然，修改时只需改数组值
3.简化的 loop 函数：用一个 for 循环遍历 0-9，调用通用显示函数，替代原来重复调用 10 个函数的写法

补充说明

共阴极数码管：高电平点亮对应段，低电平(LOW)熄灭
共阳极数码管：低电平点亮对应段，高电平(HIGH)熄灭
如果需要关闭小数点，可以将段码表中最后一列（dp 位）全部改为HIGH

7.总结

每一次做Arduino板子的实验，都会从中受益很多，不仅对电子元器件上的，还有对代码上的理解都是一种进步与挑战！！！