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数码管是一种常用的数字显示器件广泛应用于电子时钟、记分牌和智能设备显示界面。在本项目中我们将通过树莓派Pico板控制一个四位数码管模块展示从 0000 到 9999 的数字动态显示。这不仅是一次硬件和软件结合的实践还可以帮助初学者深入理解嵌入式系统中的显示技术。 项目背景与目标
四位数码管模块因其价格低廉、显示清晰而被广泛使用。通过这个项目学习者将掌握以下知识
数码管的基本原理与硬件结构。TM1650芯片的工作方式及其在数码管控制中的应用。使用树莓派Pico与Arduino编程实现动态数字显示。 项目所需元件 树莓派Pico开发板 × 1树莓派Pico扩展板 × 1四位数码管模块TM1650驱动芯片 × 14P 转杜邦线 × 1USB数据线 × 1 硬件知识TM1650四位数码管
TM1650的特性
TM1650是一款用于驱动四位共阳数码管的芯片具备以下特性
支持2线制通信CLK和DIO简化了电路连接。兼容3.3V和5V电平适合多种微控制器平台。支持亮度调节和点阵显示功能丰富。
模块规格
工作电压DC 3.3V-5V最大电流100mA最大功率0.5W
模块原理
TM1650通过CLK时钟和DIO数据与主控芯片通信发送控制信号实现数码管的段选与位选操作。 电路连接与TM1650库配置
电路连接
CLK引脚时钟信号连接至树莓派Pico的GP21。DIO引脚数据信号连接至树莓派Pico的GP20。VCC与GND分别连接至树莓派Pico的电源引脚3.3V和GND。
电路图 连线图 TM1650库的安装
在Arduino IDE中添加TM1650库以简化驱动代码
点击“项目” “加载库” “添加 .ZIP 库”。导入 TM1650.ZIP 文件完成库的安装。 核心代码实现
以下代码实现了四位数码管从 0000 到 9999 的动态显示
#include TM1650.hconst int CLK 21; // 时钟引脚
const int DIO 20; // 数据引脚TM1650 DigitalTube(CLK, DIO);void setup() {// 设置亮度 (0 到 7默认值为2)// DigitalTube.setBrightness(2); // 开启显示DigitalTube.displayOnOFF(1); // 1打开, 0关闭// 清除所有位数据for (char b 1; b 5; b) {DigitalTube.clearBit(b);}
}void loop() {for (int num 0; num 10000; num) {int thousands (num / 1000) % 10;int hundreds (num / 100) % 10;int tens (num / 10) % 10;int units num % 10;// 显示每一位的数字DigitalTube.displayBit(1, thousands);DigitalTube.displayBit(2, hundreds);DigitalTube.displayBit(3, tens);DigitalTube.displayBit(4, units);delay(500); // 每次更新延时500ms}
} 代码解析 库初始化 TM1650 DigitalTube(CLK, DIO)通过时钟与数据引脚初始化TM1650芯片。 清除与亮度设置 DigitalTube.clearBit(b)清除指定位的数据。DigitalTube.setBrightness(2)设置亮度级别0为最暗7为最亮。 数字显示 使用 DigitalTube.displayBit() 指定每个位的数字值。 动态显示逻辑 通过取模与整除操作分解整数的每个位数字实现 0000 至 9999 的逐次递增显示。 项目现象
代码成功上传并运行后四位数码管将依次显示从 0000 到 9999 的数字并循环显示。这一现象直观展示了数码管的基本功能与TM1650的强大控制能力。 技术扩展与优化 动态亮度调节 增加按键输入实时调整数码管亮度 DigitalTube.setBrightness(buttonValue); 增加显示内容 配合传感器实时显示环境温湿度、时间等动态数据。 低功耗优化 使用睡眠模式降低功耗适合便携设备应用。 多位数码管扩展 利用多个TM1650模块实现多行数字显示或图案。 教育意义与学习目标
C核心技能熟悉库调用、函数设计与循环结构。嵌入式开发基础理解I2C通信协议与硬件控制逻辑。项目式学习通过动手实践培养软硬件结合的工程能力。 结语
通过本项目您将掌握四位数码管的显示原理与C编程的结合应用为进一步探索嵌入式开发打下坚实基础。未来您可以结合更多传感器和模块设计出更实用、更复杂的智能系统。
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