數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示模塊設(shè)計(jì)

1、數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示模塊設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理2、理解數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì)方法3、掌握數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序的設(shè)計(jì)方法4、掌握單片機(jī)定時(shí)器與中斷系統(tǒng)的使用方法實(shí)驗(yàn)儀器單片機(jī)開發(fā)板、萬利仿真機(jī)、穩(wěn)壓電源、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)原理1、數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理幾乎所有的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)都要用到數(shù)碼顯示。數(shù)碼顯示是一個(gè)占用IO資源較多、程序設(shè)計(jì)較復(fù)雜的模塊。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從IO占用與軟件復(fù)雜程度兩方面考慮。這里以8位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路以例說明工作原理。電路如圖4-4所示。vacLEtlQ5Q553012DSOCid-LEEMLEEMLEE2色宀一訂二.宀LEtlQ5Q553012DSOCid-LEEMLEEML

2、EE2色宀一訂二.宀冷rLnuTJ圖4-48位數(shù)據(jù)碼動(dòng)態(tài)顯示電路數(shù)碼管顯示器的8個(gè)筆劃段a-hp同名端連在一起，而每一位數(shù)碼管顯示器的公共端(1,2,3,4)各自獨(dú)立地受三極管控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)顯示器亮，則取決于數(shù)碼管的公共端，而這一端是由74LS164控制的，所以我們只要控制164的輸出數(shù)據(jù)就可以決定何時(shí)顯示哪一位了。而所謂動(dòng)態(tài)掃描就是指我們采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的公共端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的(約1ms),但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各

3、位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。圖中100歐電阻起限流作用，保護(hù)發(fā)光二極管。電阻值越小，發(fā)光二極管越亮。2K電阻是位選端限流電阻，保護(hù)位選三極管。由上圖可知，這里的數(shù)碼管是共陽極型。數(shù)碼管上顯示一些符號(hào)，必須給數(shù)碼管的筆形口接低電平信號(hào)，給要顯示的位公共端送高電平，相應(yīng)位的數(shù)碼管就可以顯示所要的符號(hào)。2、數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序設(shè)計(jì)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序包含顯示數(shù)字、部分字母符號(hào)、小數(shù)點(diǎn)、數(shù)碼管閃爍、數(shù)碼管消隱等。其它程序輸出到顯示程序的數(shù)據(jù)既可以是BCD碼、二進(jìn)制碼、ASCII碼、自定義顯示碼等。假設(shè)顯示的符號(hào)與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：顯示符號(hào)

4、0123456789數(shù)據(jù)00H01H02H03H04H05H06H07H08H09H顯示符號(hào)ABCDEFH全亮全暗-數(shù)據(jù)OAH0BH0CH0DH0EH0FH10H11H12H13H由硬件電路工作原理可知，為了顯示穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，每秒必須顯示數(shù)據(jù)50次以上，才能達(dá)到預(yù)期目的。首先設(shè)計(jì)一個(gè)能顯示一位數(shù)的程序，然后重復(fù)執(zhí)行這段程序，并改變所顯示的內(nèi)容。由上一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可知，可把位選數(shù)據(jù)的輸出用兩種方法實(shí)現(xiàn)：位選數(shù)據(jù)每顯示一位送一字節(jié)；位選數(shù)據(jù)每顯示一位送一位二進(jìn)制數(shù)。程序流程圖如4-5所示。輸出位選數(shù)據(jù)-1第一位顯示數(shù)據(jù)?0寫入74LS1641上一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可知，可把位選數(shù)據(jù)的輸出用兩種方法實(shí)現(xiàn)：位選數(shù)據(jù)每

5、顯示一位送一字節(jié)；位選數(shù)據(jù)每顯示一位送一位二進(jìn)制數(shù)。程序流程圖如4-5所示。輸出位選數(shù)據(jù)-1第一位顯示數(shù)據(jù)?0寫入74LS1641寫入74LS1641P返回輸出位選數(shù)據(jù)-2DIN=O,CLK=O,位選數(shù)據(jù)設(shè)定為左邊第1位顯示位選數(shù)據(jù)左移一位，移出的位送到DIN，CLK產(chǎn)生正脈沖輸出數(shù)據(jù)位數(shù)減1返回圖4-5數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序流程圖3、小數(shù)點(diǎn)顯示原理在顯示數(shù)據(jù)時(shí)，顯示小數(shù)是一個(gè)必要功能。但在前面的分析中，并沒有包含顯示小數(shù)點(diǎn)的內(nèi)容。小數(shù)點(diǎn)的顯示方式有：（1）固定式：小數(shù)點(diǎn)的顯示位置不能改變，程序設(shè)計(jì)較簡單。（2）特征位式：每位二進(jìn)制數(shù)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮暗情況，一個(gè)字節(jié)同時(shí)控制8個(gè)。（3）計(jì)數(shù)式：用

6、數(shù)字控制第N位的小數(shù)點(diǎn)亮。如：5表示第5位小數(shù)點(diǎn)亮，其它暗。（4）ASCII碼式：送到顯示緩沖區(qū)的數(shù)是ASCII碼數(shù)據(jù)，在包含“.“時(shí)，相應(yīng)位的小數(shù)點(diǎn)亮。這里以第（2）種為例說明，其它方式由讀者自行設(shè)計(jì)。假定小數(shù)點(diǎn)控制數(shù)據(jù)dispdot的各位情況如下所示。D7D6D5D4D3D2D1D0第1位小數(shù)點(diǎn)開關(guān)第2位小數(shù)點(diǎn)開關(guān)第3位小數(shù)點(diǎn)開關(guān)第4位小數(shù)點(diǎn)開關(guān)第5位小數(shù)點(diǎn)開關(guān)第6位小數(shù)點(diǎn)開關(guān)第7位小數(shù)點(diǎn)開關(guān)第8位小數(shù)點(diǎn)開關(guān)當(dāng)對(duì)應(yīng)位為1時(shí)，小數(shù)點(diǎn)亮；當(dāng)對(duì)應(yīng)位為0時(shí)，小數(shù)點(diǎn)暗。小數(shù)點(diǎn)顯示的信息可以在顯示碼輸出之前，也可以在掃描一幀結(jié)束后單獨(dú)顯示小點(diǎn)數(shù)。原理說明：當(dāng)顯示第一位數(shù)據(jù)時(shí)，判斷dispdot的D7是

7、否為1，如果為1點(diǎn)亮第一位小數(shù)點(diǎn)，為0熄滅第一位小數(shù)點(diǎn)。流程圖如圖4-6所示。圖4-6小數(shù)點(diǎn)控制程序流程圖4、單片機(jī)定時(shí)器的工原理MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)16位可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1。它們即可用作定時(shí)器方式，又可用作計(jì)數(shù)器方式。其中T0由TH0和TL0計(jì)數(shù)器構(gòu)成；T1由TH1和TL1計(jì)數(shù)器構(gòu)成。工作于定時(shí)器方式時(shí)，通過對(duì)機(jī)器周期（新型51單片機(jī)可以對(duì)振蕩周期計(jì)數(shù)）的計(jì)數(shù)，即每一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器加1，來實(shí)現(xiàn)定時(shí)。故系統(tǒng)晶振頻率直接影響定時(shí)時(shí)間。如果晶振頻率為12MHZ，則定時(shí)器每隔（1/12MHZ）X12=1us力加1。工作于計(jì)數(shù)器方式時(shí)，對(duì)P3.4或P3.5管腳的負(fù)跳變（1-0）

8、計(jì)數(shù)。它在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)采樣外部輸入，當(dāng)采樣值在這個(gè)機(jī)器周期為高，在下一個(gè)機(jī)器周期為低時(shí)，計(jì)數(shù)器加1。因此需要兩個(gè)機(jī)器周期來識(shí)別一個(gè)有效跳變，故最高計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/24。特殊功能寄存器TMOD用于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的方式控制。高4位用于設(shè)置T1，低4位用于設(shè)置T0。如圖4-7所示。D7D6D5D4D3D2DIDOTM0DGATEC/IMlM0GATECTMlMOnT1方式控制亠TO方式控制圖4-7定時(shí)器模式控制字格式TCON寄存器用于定時(shí)器的計(jì)數(shù)控制和中斷標(biāo)志。如圖4-8所示。D7D6D5D4D3D2D1TCONTF1TRITFOTROIE1IT1IE0用于外部中制位置1;（2）

9、根據(jù)需要設(shè)置工作方式，即對(duì)TMOD設(shè)置；（3）然后啟動(dòng)計(jì)數(shù)，即對(duì)TR0或TR1置1。（4）如使用中斷，則計(jì)數(shù)溢出后硬件會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入中斷入口地址；如使用查詢，則必須對(duì)溢出中斷標(biāo)志位TF0或TF1進(jìn)行判斷。5、用定時(shí)器編寫一個(gè)秒計(jì)時(shí)器假設(shè)系統(tǒng)使用的晶振頻率為12MHZ，即每個(gè)機(jī)器周期為1us。如使用方式1,則定時(shí)時(shí)間最長是216X1us=65536us=65.536ms,小于1s。故必須設(shè)置一個(gè)軟件計(jì)數(shù)單元，即假設(shè)定時(shí)器定時(shí)中斷時(shí)間為50ms，則必須定時(shí)中斷20次才達(dá)到1s并對(duì)秒計(jì)時(shí)單元加1,20即為軟件計(jì)數(shù)次數(shù)。最后再把秒計(jì)時(shí)單元的值轉(zhuǎn)成顯示數(shù)碼送顯示緩沖區(qū)。圖4-9定時(shí)器應(yīng)用程序流程圖6、單片機(jī)

10、中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理標(biāo)準(zhǔn)51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有五個(gè)中斷源。分別為：中斷源入口地址優(yōu)先級(jí)別（同級(jí)）外部中斷00003H最高定時(shí)器0溢出000BH外部中斷10013H定時(shí)器1溢出001BH串行口中斷0023H最低使用中斷之前，必須對(duì)中斷允許寄存器IE進(jìn)行設(shè)置，將中斷允許標(biāo)志EA和對(duì)應(yīng)中斷圖4-10MSC51圖4-10MSC51中斷結(jié)構(gòu)圖位置1,CPU中斷的過程為：當(dāng)有中斷源發(fā)生中斷信號(hào)時(shí)，首先對(duì)IE中對(duì)應(yīng)的中斷位判斷；如打開,則進(jìn)行EA判斷；如EA=1，將根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)IP的設(shè)置情況進(jìn)行優(yōu)先級(jí)判別；如該中斷優(yōu)先級(jí)較高，在硬件控制下，先將程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容壓入堆棧，同時(shí)把被響應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入

11、口地址裝入PC中，以執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序的最后一條指令必須是中斷返回指令RETIoCPU執(zhí)行完這條指令后，將從堆棧中彈出兩個(gè)字節(jié)內(nèi)容（斷點(diǎn)地址）裝入PC中，從而執(zhí)行被中斷的程序。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、在數(shù)碼管上顯示學(xué)號(hào)的后8位程序如下include/*動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示，共陽極*/#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#includesbitCLK=P3A4;sbitDIN=P2A3；uinti;ucharcodeduan=0 x03,0 x9f,0 x25,0 x0d,0 x99,0 x49,0 x41,0 x1f,0 x01,0 x09;/

12、小數(shù)點(diǎn)不亮,段碼0-9voiddelay(uintxms)uinti,j;for(i=xms;i0;-i)for(j=110;j0;-j);voidmach()DIN=1;CLK=0;_nop_();CLK=1;_nop_();voidmain()while(1)for(i=0;i8;i+)mach();DIN=0;CLK=0;_nop_();CLK=1;_nop_();P0=0 xff;P0=duan2;顯示第一個(gè)數(shù)碼管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan2;顯示第二個(gè)數(shù)碼管delay(2);mach();P0=0 xff;PO=duanO;顯示第三個(gè)數(shù)碼管del

13、ay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan2;顯示第四個(gè)數(shù)碼管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan8;顯示第五個(gè)數(shù)碼管delay(2);mach();P0=0 xff;PO=duanO;顯示第六個(gè)數(shù)碼管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan4;顯示第七個(gè)數(shù)碼管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan9;顯示第八個(gè)數(shù)碼管delay(2);2、設(shè)計(jì)一個(gè)以學(xué)號(hào)后兩位加10秒的倒計(jì)時(shí)程序程序如下#include#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsigne

14、dintucharcodenumber=0 x03,0 x9f,0 x25,0 x0d,0 x99,0 x49,0 x41,0 x1f,0 x01,0 x09;uchara8;uintcounter=0;sbitCLK=P3人4;sbitDIN=P2A3;voidDelay(uchart)uchari;while(t-)for(i=120;i0;i-);voidrefresh_led()staticucharj=0;switch(j)_nop_();CLK=1;_nop_();_nop_();CLK=1;_nop_();_nop_();CLK=1;_nop_();_nop_();CLK=1;_

15、nop_();_nop_();CLK=1;_nop_();_nop_();CLK=1;_nop_();_nop_();CLK=1;_nop_();CLK=0;j+;P0=numbera0;Delay(2);/break;case1:DIN=1;CLK=0;CLK=0;j+;P0=numbera1;Delay(2);/break;case2:DIN=1;CLK=0;CLK=0;j+;P0=numbera2;Delay(2);/break;case3:DIN=1;CLK=0;CLK=0;j+;P0=numbera3;Delay(2);/break;case4:DIN=1;CLK=0;CLK=0;j

16、+;P0=numbera4;Delay(2);/break;_nop_();CLK=1;_nop_();_nop_();CLK=1;_nop_();_nop_();CLK=1;_nop_();_nop_();CLK=1;_nop_();_nop_();CLK=1;_nop_();case6:DIN=1;CLK=0;CLK=0;j+;P0=numbera6;Delay(2);/break;case7:DIN=1;CLK=0;CLK=0;j=0;P0=numbera7;Delay(2);break;default:break;voidmain()TMOD|=0 x10;TH1=0 xfc;TL1=

17、0 x67;TR1=1;ET1=1;EA=1;while(1);voidtimer1()interrupt3staticucharsec=32;uchari;TH1=0 xb1;TL1=0 xe0;counter+;if(counter=50)counter=0;a0=sec%10;a1=sec/10%10;a2=sec/100%10;a3=0;a4=0;a5=0;a6=0;a7=0;sec-;for(i=0;i8;i+)DIN=1;CLK=0;_nop_();CLK=1;_nop_();refresh_led();思考題1、運(yùn)行上面的程序，計(jì)算顯示程序每秒運(yùn)行的次數(shù)？2、請(qǐng)說明數(shù)碼管的消隱(數(shù)據(jù)不顯示，內(nèi)