MicroPython-On-ESP8266——数码管的使用，从一个8段管开始
1. 数码管分类
1.1. 背景
这段时间一直在忙其他项目，基于esp8266的micropython学习搁置好久了。应网友要求，要写一篇数据管的学习教程，那咱就安排上。
1.2. 什么是数码管
什么是数码管，这个我都没有去查百科什么的，不做官方回答啊，只是告诉大家，他里面就是几个led灯组合在一起，摆成个8字型，这样点亮不同部位的led灯就能组合出需要的数字出来了。
因为是组全了多个led灯，要接线在一起又要独立控制，就有了两种接线方式。
- 正极接在一起，独立控制负极的电平来实现点灯，叫共阳方式；
- 负极接在一起，独立控制正极的高低电平，叫共阴方式；
看图更好理解，下图是共阴的连接方式，led全都反过来的话就是共阳。
另外说明一下，从图上看A~G一共7个led二极管组成个8字型，只有这7个时就是7段，而8段数码管是多出了右下角一个小数点位。
1.3. 上道具
东拼西凑地找来了几个不同类型的数码管。因为我也是头次学习，上网查资料找手册，过程中难免会有些岔路，最终效果能出来，但实现上可能不是最优解，所以看官们发现有错误的地方欢迎指正啊，先谢过！
看上图，我拿到手有三种数码管，按从左到右依次是：
- 一位8段共阳数码管（YH5611BH）
- 四位8段共阴数码管（HS420361K-32）
- 封装成模块的四位8段数码管（使用两片74HC595位移寄存器驱动）
准备依次学习，难度逐步升级！
2. 认识8位数码管结构
2.1. 数码管结构
YH5611BH一位8段共阳型数码管，原理图直接找过来了，咱们分析一下：
- 原理图左边封装尺寸咱就不管它了，重点是右边三个图，右上角标注了带小数点的8字型led的名称，从上面横划开始顺时针旋转依次标注了从A到G的名称，小数点名称是DP；
- 右中俯视图，从左下角开始逆时针旋转来数引脚，分别是从1到10一共10个引脚；
- 最下边电路图，3/8引脚（数码管上下两排是正中间引脚）都连接到了led的正极（所以是共阳型），其他引脚也分别标注了与8个段位名称的对应关系
- 引脚1 <—> E段负极
- 引脚2 <—> D段负极
- 引脚3 <—> 正极负极
- 引脚4 <—> C段负极
- 引脚5 <—> DP段负极
- 引脚6 <—> B段负极
- 引脚7 <—> A段负极
- 引脚8 <—> 正极
- 引脚9 <—> F段负极
- 引脚10 <—> G段负极
其实把引脚按顺序对应到A~G/DP不是更好嘛，直观又清晰。应该是内部走线决定不能直接对应吧。。。
2.2. 驱动原理
为了验证上面的对应关系，我把数码管插面包板上，然后用跳线直接把各个引脚怼到5V电源上试，结果啪啪响了几下，有些段位先是点亮然后就是点响，给烧穿了。。。
妈呀出师未捷身先死，不过好歹算是验证了人家那引脚真的就是那么对应的。
2.2.1. 显示一个数字的方法
如果我要让数码管显示一个数字，那点亮组成该数字的段位led就行嘛。比如我要显示数字”0“，那就是要将A/B/C/D/E/F这几个段位对应的引脚置为低电平，将不需要点亮的G/DP置为高电平，那就能得到想要的效果了。
但是总不能每次想要一个数字，就要编写8行代码，一个个处理引脚吧。8个段位刚好可以对应到计算机一个字节的8位，那咱们就可以用一个字节来存储8段led的整体状态了。
网上大把51单片机教程在处理数码管时都是这样操作P0/P1之类，因为51单片机一个IO口刚好用8位寄存器来存储8个引脚的值。虽然咱们ESP8266不是这样的机制，但这种操作方式咱们也学过来。
我用表格整理出来显示各种字段对应的段位高低电平值，和用十六进制表达出来的数值。
小数点位比较特殊，一般需要单独处理一下。其实从上面表格来看也很容易实现，只需要把十六进制数的最高位置为低电平即可，那就是把原数值”&0x7F“一下就可以了（二进制 0111 1111，与任何数都可以实现最高位清0，其余位保持不变）。比较显示”3“时，用十六进制表示为0xB0，那显示”3.“则是 0xB0 & 0x7F = 0x30
那咱们基本就能确定驱动一个8段数码管的流程了：
STEP 1、准备工作，定义好引脚与段名的对应关系（主要由实际接线决定），
STEP 2、定义好待显示字符与十六进制数值的对照字典，
STEP 3、将十六进制数值转换为引脚电平值，输出GPIO电平状态即可。
3. 驱动8段数码管
3.1. 开发板与数码管接线
接线我是按D0到D7顺序来接，主要是考虑走线走线方便，接好后关键是找出上面STEP1中提到的对照关系。
写起来有点啰嗦，不展示了，直接看下面代码里面注释吧
3.2. 驱动代码
这里比较简单，就直接贴完整代码，不分段讲解了。
''' 8段数码管点亮实验
接线图 数码管引脚 ESP8266 数码管段位
10 -> D0(GPIO 16) -> G
10 9 8 7 6 9 -> D1(GPIO 5) -> F
| | | | | 8 -> 3.3V ---A---
|-----------| 7 -> D2(GPIO 4) -> A F| |B
| YH5611BH | 6 -> D3(GPIO 0) -> B |--G--|
|-----------| 5 -> D7(GPIO 13) -> DP E| |C
| | | | | 4 -> D6(GPIO 12) -> C ---D--- *DP
1 2 3 4 5 2 -> D5(GPIO 14) -> D
1 -> D4(GPIO 2) -> E
要根据实际接线来调整顺序
'''
from machine import Pin
import utime
leds = []
for p in [4,0,12,14,2,5,16,13]:
# 需要根据实际接线，依次放入A/B/C/D/E/F/G/DP这8个段位led灯对应到esp8266的GPIO引脚
_pin = Pin(p, Pin.OUT)
leds.append(_pin)
mapper = {
'0': 0xC0, '1': 0xF9, '2': 0xA4, '3': 0xB0,
'4': 0x99, '5': 0x92, '6': 0x82, '7': 0xF8,
'8': 0x80, '9': 0x90, 'A': 0x88, 'B': 0x83,
'C': 0xA7, 'D': 0xA1, 'E': 0x86, 'F': 0x8E,
}
def show_num(num, has_point=False):
'写入显示字符，转换为十六进制数值并按位点亮'
value = mapper.get(num, 0)
if not value: return
value = (value & 0x7F) if has_point else value # 共阳方式
# value = (~value | 0x80) if has_point else ~value # 共阴方式
for i,led in enumerate(leds):
led.value((value >> i) & 0x01)
while True:
# 从0开始显示0~9加A~F字符
for num in '0123456789ABCDEF':
show_num(num)
utime.sleep_ms(500)
# 再显示一轮带小数点的
for num in '0123456789ABCDEF':
show_num(num, True)
utime.sleep_ms(500)3.3. 实验效果
代码里面依次展示一轮从0到f的显示，和一轮带小数点的0到F的显示。上效果。
后记1：眼尖的应该能从图上看出来，这个效果图跟上面接线图里面的数码管不一样，额。。。 前面提到了，那个一位的数码管被我点爆了。。。 只能先用四位的数码管展示效果出来了。
这个四位的数码管是共阴型的，所以代码show_num函数里面我注释掉的地方是按共阴方式处理的，其实原理就是把现在算出来的每一位都取反。后记2：一位数码管相对是最简单的，们先掌握了再说，下一步准备进阶4位数码管。
