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1、课题三（实例）之数码管显示,任务一 单个LED数码管的静态控制显示方式任务二 多个LED数码管的动态控制显示方式任务三 099999999加法计数器,课题目标 本课题的任务是用单片机实现简易数字显示，演示效果如图4-1所示。通过编程，学会在单片机上实现一位数字和多位数字的静态和动态显示控制方法，以及不同进制计数的程序编写方法。,任务一 LED数码管的静态显示,本任务就是将单片机与数码管接成图4-2所示静态显示方式，编程实现数码管每隔0.2s的0-9数字显示。,图4-2 数码管显示电路图,一、任务分析,所谓静态显示，就是当单片机某一端口输出一组显示数据之后，该端口一直保持该数据输出，维持数码管的
2、显示数字，直到端口数据改变，又保持显示下一数据的显示方式。在具体电路连接上，将单片机一个端口的八个端子接在一只数码管的八个引脚上（h端为小数点），控制数码管的七段LED的亮或熄，显示器出数字，这种显示控制方式就是静态显示。静态显示电路连接特点是单片机端口的每一位与数码管的一个端相连接，相当于单片机的一个引脚外接一只发光二极管。,二、LED数码管的结构和工作原理。,图4-3 数码管结构图,数码管实际上是由7个发光管组成“8”字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a、b、c、d、e、f、g、dp来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样。例如：显示
3、一个“3”字，那么应当是a亮、b亮、c亮、d亮、e不亮、f不亮、g亮、dp不亮。数码管的内部结构如图2.4所示，其中COM引脚为公共端，用来控制数码管显示的打开或关闭，即起到“使能”作用。根据公共端接法的不同，数码管又分为共阴极和共阳极两种结构，分别如图2.4(b)和图 2.4(c)所示。共阳极就是将8个LED的阳极连接到一起组成公共端COM，接正极，当相应字段为低电平“0”时，可以点亮该字段；当相应字段为高电平“1”时，该字段不亮。共阴极就是将8个LED的阴极连接到一起组成公共端COM，接负极，当相应字段为高电平“1”时，可以点亮该字段；当相应字段为低电平“0”时，该字段不亮。,数码管段码,
4、表4-1 共阴数码管显示数字的段码表,数码管段码,表4-2 共阳数码管显示数字的段码表,四、程序设计,要实现09的显示，设计方法与前面彩灯花样显示类似，首先写出09的显示数据（表4-1中的字型码数据，注意电路中选用的是共阴或共阳数码管一致），这些数据在程序中作数组元素。程序中将数组元素依次读出送到端口，使数码管显示出对应的数字。程序的设计框图见图4-5。,图4-5,1、C语言程序：#include#define uchar unsigned charunsigned char code table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,
5、0 x7f,0 x6f;unsigned char dispcount;void delay02s()unsigned char i,j,k;for(i=10;i0;i-)for(j=200;j0;j-)for(k=248;k0;k-);,void main(void)while(1)for(dispcount=0;dispcount10;dispcount+)P1=tabledispcount;delay02s();,2、汇编语言程序：org 00haa:mov r0,#00hmov dptr,#tabsd:mov a,r0movc a,a+dptrmov p1,alcall delayin
6、c r0cjne r0,#10,sdsjmp aa,delay:mov r6,#5SS:MOV R7,#200LOOP:MOV R5,#249DJNZ R5,$DJNZ R7,LOOPDJNZ R6,SSrettab:db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh end,任务二 LED数码管的动态显示,本任务就是当单片机与数码管接成动态显示方式，编程实现数码管的0-7数字显示。,一、电路原理,动态显示的电路有很多，本课题中所选用的电路如图4-6所示。图中用的是两只四位数码管。每只已将所有数码管的ah分别连接在一起，再将两只四位数码管的ah连接在一起，即将
7、八只数码管八段显示的段码控制线连接在一起，作为整个数码管的段码控制。单片机端口驱动能力不足，在段码上使用74LS373提高数码管亮度。对每只数码管的公共端进行控制，使每只数码管可以单独显示。电路中，将每个数码管的COM端接位选信号dig，该引脚为低电平即接通显示，实现数码管的位控制。,图4-6 数码管原理图,三、74LS138译码器：74LS138 为3 线8 线译码器，其工作原理如下：当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。,图4-4 74LS138引脚图,真值表：表4-2 74L
8、S138功能表,图4-6 数码管原理图,1、C语言程序：#include#define uchar unsigned charsbit a=P05;sbit b=P06;sbit c=P07;uchar code table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;uchar dispcount;void delay02s(void)unsigned char i,j,k;for(i=10;i0;i-)for(j=200;j0;j-)for(k=248;k0;k-);,void main(void)while(1)
9、for(dispcount=0;dispcount10;dispcount+)a=0;b=0;c=0;P1=tabledispcount;delay02s();,2、汇编语言程序：org 00haa:mov r0,#00hmov dptr,#tabclr p0.5clr p0.6clr p0.7sd:mov a,r0movc a,a+dptrlcall delaymov p1,ainc r0,cjne r0,#10,sdsjmp aadelay:mov r6,#5SS:MOV R7,#200LOOP:MOV R5,#249DJNZ R5,$DJNZ R7,LOOPDJNZ R6,SSretta
10、b:db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh end,如图4-6所示电路，在电路连接上将所有要显示的数码管的八个端并接在单片机同一个端口的八位上，而用单片机的另一个端口的各个位分别控制各数码管的公共端，控制数码管是否点亮。在程序的控制下，快速地依次输出要显示各个数，并同时控制对应数码管工作，这就是数码管的动态显示方式。,宏观看同时点亮，微观看依次点亮,图4-6 数码管原理图,动态显示达到一定速度时，由于人眼的视觉暂留特性，在观察时，数码管所有内容如同静态显示一样，不会产生闪烁。所以，对动态扫描的频率有一定的要求，频率太低，LED数码管将出现闪烁现象。
11、如频率太高，由于每个LED数码管点亮的时间太短，LED数码管的亮度太低，无法看清。所以，显示时间一般取几个ms左右为宜。在编写程序时，常采用调用延时子程序来达到要求的保持时间。程序工作时，使电路选通某一位数码管后，该数码管被点亮后并保持一定的时间。,下面，以在数码管上从左到右依次显示出8个数字（07）为例，编写动态显示程序。程序中将要显示的八个数字放在一个数组中（该数组取名为display_data）。如果从段码输出端口来看，动态显示程序的显示段码输出的过程，其实质和静态显示八个数字是一样的，依次输出各个段码；从位码端口看，要哪只数码管显示，就在那只数码对应位输出1，显示一个数字后，则下一位输
12、出高电平，这与跑马灯的控制是一样的。将这两个程序结合起来，就是动态显示程序，流程图如图4-7所示。,二、程序分析,图4-7 动态显示流程图,1、C语言程序：#include#define uchar unsigned charuchar code tabledu=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;uchar code tablewe=0 x1f,0 x3f,0 x5f,0 x7f,0 x9f,0 xbf,0 xdf,0 xff;,unsigned char dispcount;void delaynms(un
13、signed char n)unsigned char i,j;for(i=n;i0;i-)for(j=250;j0;j-);void main(void)while(1)for(dispcount=0;dispcount8;dispcount+)P1=tabledudispcount;P0=tablewedispcount;delaynms(20);/10ms,12MHz,2、汇编语言：org 00haa:mov r0,#00hsd:mov dptr,#tab2mov a,r0movc a,a+dptrmov p0,amov a,r0mov dptr,#tab1movc a,a+dptrmo
14、v p1,alcall delayinc r0cjne r0,#8,sdsjmp aa,delay:mov r6,#5SS:MOV R7,#200LOOP:MOV R5,#249DJNZ R5,$DJNZ R7,LOOPDJNZ R6,SSrettab1:db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07htab2:db 1fh,3fh,5fh,7fh,9fh,0bfh,0dfh,0ffhend,思考,1.若位控制不是由74Ls138控制，而是由P0口直接控制，程序应该做如何修改？2.两种位控制方式，各有什么优缺点？,任务三 099999999加法计数器,本任务是实现09999
15、9999的加1计数显示。,程序设计分析,1.需要定义一个变量，记录加1后的结果，该变量初值为0，问该变量定义为何种类型？unsigned char x8=0;2.对x加13.将x送显，4.延时5.跳转到2.,#include unsigned char code tabledu=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;unsigned char code tablewe=0 x1f,0 x3f,0 x5f,0 x7f,0 x9f,0 xbf,0 xdf,0 xff;void delay02s(void)unsign
16、ed char i,j,k;for(i=10;i0;i-)for(j=200;j0;j-)for(k=248;k0;k-);void main(void)unsigned char i;unsigned char x8=0;while(1)/2.对x加1for(i=0;i=10)xi=0;elsebreak;/3.将x送显,先送xi的段码，再送xi的位码for(i=0;i8;i+)P1=tableduxi;P0=tablewei;/4.延时delay02s();,任务四 24进制计数器,本任务实现24进制计数器，计数范围为023。,程序设计分析,1.24进制计数和前面的十进制计数不同的是，当计
17、数到24时，个位数要变为0，同时十位数也要变为0。需要定义一个变量，记录加1后的结果，该变量初值为0，问该变量定义为何种类型？unsigned char x=0;2.对x加1,若x=24,则x=0;3.将x送显，个位a=x%10,b=x/10;4.延时5.跳转到2.,#include unsigned char code tabledu=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;unsigned char code tablewe=0 x1f,0 x3f,0 x5f,0 x7f,0 x9f,0 xbf,0 xdf,0
18、 xff;void delay02s(void)unsigned char i,j,k;for(i=10;i0;i-)for(j=200;j0;j-)for(k=248;k0;k-);void main(void)unsigned char dispcount,i;unsigned char x=0,a,b;while(1)/2.对x加1x+;if(x=24)x=0;/3.将x送显,求个位a,十位b，a=x%10;P1=tabledua;P0=tablewe0;/4.延时delay02s();b=x%10;P1=tabledub;P0=tablewe1;/4.延时delay02s();,任务五
19、 简易数字钟,要求利用单片机和 数码管实现数字钟。,任务分析,数字钟要完成的功能是显示小时、分和秒和计数器。其中秒和分为60进制，小时为24进制（也可用12翻1）计数。为了确定1秒，首先要确定动态显示一次所需要的时间，如果每一只数码管显示的时间为0.5ms，则一次动态显示（8只LED数码管）的时间约为4 ms，所以，八只数码管每显示250次约为1秒。需要说明的是，这里之所以说是简易数字钟，主要是用程序运行来计算时间，这样用程序来确定出1秒的时间精度很有限的，所以整个时钟的精度不高。如果要提高计时精度，可用后面介绍的定时器来设出计较为精确的时钟，这个题目就留给读者学习了中断和定时器后自己完成。,程序设计分析,根据任务分析，可以确定整个程序的主框架是以定时1秒计算一次的方式来实现数字钟。定时1秒的程序段，使用动态显示程序实现延时，既完成了延时也完成了数字的显示。在计算程序中，使对应于时、分、秒的变量按照60进制和24进制进行计算，动态显示程序直接引用这些变量，达到显示的数字也随之不断变化，即完成了数字钟的功能。再次说明，程序的计时的精度是不高的。图3-12就是数字钟的程序框图。,本章小节,本课题是通过对单片机数码管的控制,实现从简到繁的过程,逐步认识 静态显示,动态显示,简易数字钟的过程。,
