STM32筆記(24)：七段顯示器顯示數字

過去從使用 Arduino 做過七段顯示器的實做來顯示數字，有關七段顯示器的基本概念，可參考：Arduino筆記(51)：7段顯示器LED的應用。

七段顯示器內部構造都是由 8 個 LED 發光二極體所組成，其中七個是筆劃，另外一個是小數點，如下圖所示，依順時針方向分別為 A, B, C, D, E, F, G 以及小數點 DP  (decimal point)：

撰寫控制程式前，要先確定七段顯示器是共陰極或共陽極，以我的七段顯示器為例，是共陽極的，要將 COM 這個接點接到 STM32 的 3.3v，其他就依照上圖 A～G 分別接到 STM32 的 PA1～PA7。若要顯示 0，則將圖中的 G 設為高電位，就會熄滅，呈現 0 這個數字;若要顯示 1，則將 B 及 C 兩個點設為低電位，就會亮起，呈現 1 這個數字...餘此類推。寫成程式如下，使用 case 判斷數字，點亮對應的 LED 。

case 0:
	GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F);
	break;
case 1:
	GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_B|SEG_C);
	break;

另外一種更簡單的方式是一次使用 16 位元寫入 GPIOA (或其他 GPIOx)，用來表示 PA0～PA15 的 Pin 腳電位，我將接腳分別從 PA1 接到 PA7，代表上圖的 A～G。若要顯示 0，則將圖中的 G 設為高電位，這時要將 16 進位的 bit 7 設為 1，再使用 GPIO_Write() 函式將 16 位元一次寫入，就會呈現 0 這個數字;若要顯示 1，則將 B 及 C 兩個點設為低電位，這時將 3 及 4 位元設定為 0 (因為從 PA1 開始安裝排線，最低位還有一個 PA0，這個位元要填 0)，就會顯示 1 這個數字，請看下表紅色欄位的部分，再將這 16 位的二進位，換算成 16 進位即可，得到 0x80, 0xf2...餘此類推。

要特別注意的是一整段的 GPIOx 有 16 個引腳，要使用這個方法，要注意其他引腳是否有接其他外部設備，如果有，寫入 16 位元時，要特別注意是否會影響到其電位高低。

數字	PA15	PA14	PA13	PA12	PA11	PA10	PA9	PA8	PA7	PA6	PA5	PA4	PA3	PA2	PA1	PA0	16進位
0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0x80
1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	1	0	0xf2
2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1	0	0	0	0x48
3	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	0	0	0	0x60
4	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	1	0	0x32
5	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1	0	0	0x24
6	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0x04
7	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	0xf0
8	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0x00
9	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0x20

[材料]

• STM32F103C8T6 主板 x 1
• 七段顯示器 x 1
• STLINK V2 模擬下載器 x 1
• 麵包板 x 1
• 連接線 x N 條

[接線圖]

STM32 的 Pin 與七段顯示器的接腳如下：

STM32F103x	七段顯示器
PA01	A
PA02	B
PA03	C
PA04	D
PA05	E
PA06	F
PA07	G
3V3	COM

[程式]

主程式一開始先對七段顯示器進行初始化，進入迴圈循環後就利用 for 迴圈顯示 0～9，再另一個 for 迴圈倒數從 9 到 0，主程式 main.c 如下：

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "segment.h"

int main(void) 
{

	delay_init();  
	Segment_Init();

	while (1)
	{
		for(int x=0;x<10;x++){	
			Segment_Display(x);
			delay_ms(1000);
			GPIO_SetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F|SEG_G);
		}
		delay_ms(3000);
				
		int y=9;
		for(int x=0;x<10;x++){
			Segment_Display2(y);
			y--;
			delay_ms(1000);
			GPIO_SetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F|SEG_G);
		}
		delay_ms(3000);

	}
}

Segment.c 程式如下：

#include "stm32f10x.h"
#include "segment.h"
#include "delay.h"

void Segment_Init(void){
	// 設定 GPIO    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F|SEG_G;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(SEG_PORT, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_SetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F|SEG_G);
}

void Segment_Display(u8 num){

	switch(num)
	{
		case 0:
			GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F);
			break;

		case 1:
			GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_B|SEG_C);
			break;

		case 2:
			GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_B|SEG_D|SEG_E|SEG_G);
			break;

		case 3:
			GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_G);
			break;

		case 4:
			GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_B|SEG_C|SEG_F|SEG_G);
			break;

		case 5:
			GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_C|SEG_D|SEG_F|SEG_G);
			break;

		case 6:
			GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F|SEG_G);
			break;

		case 7:
			GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_B|SEG_C);
			break;

		case 8:
			GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_E|SEG_F|SEG_G);
			break;

		case 9:
			GPIO_ResetBits(SEG_PORT, SEG_A|SEG_B|SEG_C|SEG_D|SEG_F|SEG_G);
			break;

		default:
			break;
	}	
}	

void Segment_Display2(u8 num){
	uint16_t SEGTAB[10]={0x80,0xf2,0x48,0x60,0x32,0x24,0x04,0xf0,0x00,0x20};
	if(num >= 10)
		return;
	GPIO_Write(SEG_PORT, SEGTAB[num]);
}

Segment.h 程式如下：

#ifndef __SEGMENT_H
#define __SEGMENT_H

#define SEG_PORT GPIOA

#define SEG_A GPIO_Pin_1
#define SEG_B GPIO_Pin_2
#define SEG_C GPIO_Pin_3
#define SEG_D GPIO_Pin_4
#define SEG_E GPIO_Pin_5
#define SEG_F GPIO_Pin_6
#define SEG_G GPIO_Pin_7

void Segment_Init(void);
void Segment_Display (u8 num);
void Segment_Display2(u8 num);

#endif

完整的程式請參考 Github：10. 7-segment Display

[結果]

使用第一種方式顯示 0～9 數字，再用第二種方式將數字從 9 顯示到 0，如下影片：

[參考資料]

• STM32F103 Reference manual
• STM32F10xxx參考手冊
• 基於STM32嵌入式開發入門