1、數碼管動態顯示模塊設計實驗目的1、理解數碼管動態顯示原理2、理解數碼管動態顯示電路的設計方法3、掌握數碼管動態顯示程序的設計方法4、掌握單片機定時器與中斷系統的使用方法實驗儀器單片機開發板、萬利仿真機、穩壓電源、計算機實驗原理1、數碼管動態顯示原理幾乎所有的單片機應用系統都要用到數碼顯示。數碼顯示是一個占用IO資源較多、程序設計較復雜的模塊。在設計時，應從IO占用與軟件復雜程度兩方面考慮。這里以8位數碼管動態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位數據碼動態顯示電路數碼管顯示器的8個筆劃段a-hp同名端連在一起，而每一位數碼管顯示器的公共端(1,2,3,4)各自獨立地受三極管控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是那個顯示器亮，則取決于數碼管的公共端，而這一端是由74LS164控制的，所以我們只要控制164的輸出數據就可以決定何時顯示哪一位了。而所謂動態掃描就是指我們采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的公共端，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是極為短暫的(約1ms),但由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效應，盡管實際上各

3、位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩定的顯示數據，不會有閃爍感。圖中100歐電阻起限流作用，保護發光二極管。電阻值越小，發光二極管越亮。2K電阻是位選端限流電阻，保護位選三極管。由上圖可知，這里的數碼管是共陽極型。數碼管上顯示一些符號，必須給數碼管的筆形口接低電平信號，給要顯示的位公共端送高電平，相應位的數碼管就可以顯示所要的符號。2、數碼管動態顯示程序設計數碼管動態顯示程序包含顯示數字、部分字母符號、小數點、數碼管閃爍、數碼管消隱等。其它程序輸出到顯示程序的數據既可以是BCD碼、二進制碼、ASCII碼、自定義顯示碼等。假設顯示的符號與數據的對應關系如下：顯示符號

4、0123456789數據00H01H02H03H04H05H06H07H08H09H顯示符號ABCDEFH全亮全暗-數據OAH0BH0CH0DH0EH0FH10H11H12H13H由硬件電路工作原理可知，為了顯示穩定的數據，每秒必須顯示數據50次以上，才能達到預期目的。首先設計一個能顯示一位數的程序，然后重復執行這段程序，并改變所顯示的內容。由上一實驗內容可知，可把位選數據的輸出用兩種方法實現：位選數據每顯示一位送一字節；位選數據每顯示一位送一位二進制數。程序流程圖如4-5所示。輸出位選數據-1第一位顯示數據?0寫入74LS1641上一實驗內容可知，可把位選數據的輸出用兩種方法實現：位選數據每

5、顯示一位送一字節；位選數據每顯示一位送一位二進制數。程序流程圖如4-5所示。輸出位選數據-1第一位顯示數據?0寫入74LS1641寫入74LS1641P返回輸出位選數據-2DIN=O,CLK=O,位選數據設定為左邊第1位顯示位選數據左移一位，移出的位送到DIN，CLK產生正脈沖輸出數據位數減1返回圖4-5數碼管動態顯示程序流程圖3、小數點顯示原理在顯示數據時，顯示小數是一個必要功能。但在前面的分析中，并沒有包含顯示小數點的內容。小數點的顯示方式有：（1）固定式：小數點的顯示位置不能改變，程序設計較簡單。（2）特征位式：每位二進制數控制一個小數點的亮暗情況，一個字節同時控制8個。（3）計數式：用

6、數字控制第N位的小數點亮。如：5表示第5位小數點亮，其它暗。（4）ASCII碼式：送到顯示緩沖區的數是ASCII碼數據，在包含“.“時，相應位的小數點亮。這里以第（2）種為例說明，其它方式由讀者自行設計。假定小數點控制數據dispdot的各位情況如下所示。D7D6D5D4D3D2D1D0第1位小數點開關第2位小數點開關第3位小數點開關第4位小數點開關第5位小數點開關第6位小數點開關第7位小數點開關第8位小數點開關當對應位為1時，小數點亮；當對應位為0時，小數點暗。小數點顯示的信息可以在顯示碼輸出之前，也可以在掃描一幀結束后單獨顯示小點數。原理說明：當顯示第一位數據時，判斷dispdot的D7是

7、否為1，如果為1點亮第一位小數點，為0熄滅第一位小數點。流程圖如圖4-6所示。圖4-6小數點控制程序流程圖4、單片機定時器的工原理MCS-51單片機內部有兩個16位可編程的定時器/計數器T0和T1。它們即可用作定時器方式，又可用作計數器方式。其中T0由TH0和TL0計數器構成；T1由TH1和TL1計數器構成。工作于定時器方式時，通過對機器周期（新型51單片機可以對振蕩周期計數）的計數，即每一個機器周期定時器加1，來實現定時。故系統晶振頻率直接影響定時時間。如果晶振頻率為12MHZ，則定時器每隔（1/12MHZ）X12=1us力加1。工作于計數器方式時，對P3.4或P3.5管腳的負跳變（1-0）

8、計數。它在每個機器周期的S5P2時采樣外部輸入，當采樣值在這個機器周期為高，在下一個機器周期為低時，計數器加1。因此需要兩個機器周期來識別一個有效跳變，故最高計數頻率為晶振頻率的1/24。特殊功能寄存器TMOD用于定時器/計數器的方式控制。高4位用于設置T1，低4位用于設置T0。如圖4-7所示。D7D6D5D4D3D2DIDOTM0DGATEC/IMlM0GATECTMlMOnT1方式控制亠TO方式控制圖4-7定時器模式控制字格式TCON寄存器用于定時器的計數控制和中斷標志。如圖4-8所示。D7D6D5D4D3D2D1TCONTF1TRITFOTROIE1IT1IE0用于外部中制位置1;（2）

9、根據需要設置工作方式，即對TMOD設置；（3）然后啟動計數，即對TR0或TR1置1。（4）如使用中斷，則計數溢出后硬件會自動轉入中斷入口地址；如使用查詢，則必須對溢出中斷標志位TF0或TF1進行判斷。5、用定時器編寫一個秒計時器假設系統使用的晶振頻率為12MHZ，即每個機器周期為1us。如使用方式1,則定時時間最長是216X1us=65536us=65.536ms,小于1s。故必須設置一個軟件計數單元，即假設定時器定時中斷時間為50ms，則必須定時中斷20次才達到1s并對秒計時單元加1,20即為軟件計數次數。最后再把秒計時單元的值轉成顯示數碼送顯示緩沖區。圖4-9定時器應用程序流程圖6、單片機

10、中斷系統結構及工作原理標準51單片機的中斷系統有五個中斷源。分別為：中斷源入口地址優先級別（同級）外部中斷00003H最高定時器0溢出000BH外部中斷10013H定時器1溢出001BH串行口中斷0023H最低使用中斷之前，必須對中斷允許寄存器IE進行設置，將中斷允許標志EA和對應中斷圖4-10MSC51圖4-10MSC51中斷結構圖位置1,CPU中斷的過程為：當有中斷源發生中斷信號時，首先對IE中對應的中斷位判斷；如打開,則進行EA判斷；如EA=1，將根據中斷優先級IP的設置情況進行優先級判別；如該中斷優先級較高，在硬件控制下，先將程序計數器PC的內容壓入堆棧，同時把被響應的中斷服務程序的入

11、口地址裝入PC中，以執行中斷服務程序。中斷服務程序的最后一條指令必須是中斷返回指令RETIoCPU執行完這條指令后，將從堆棧中彈出兩個字節內容（斷點地址）裝入PC中，從而執行被中斷的程序。實驗內容1、在數碼管上顯示學號的后8位程序如下include/*動態數碼管顯示，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、小數點不亮,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;顯示第一個數碼管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan2;顯示第二個數碼管delay(2);mach();P0=0 xff;PO=duanO;顯示第三個數碼管del

13、ay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan2;顯示第四個數碼管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan8;顯示第五個數碼管delay(2);mach();P0=0 xff;PO=duanO;顯示第六個數碼管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan4;顯示第七個數碼管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan9;顯示第八個數碼管delay(2);2、設計一個以學號后兩位加10秒的倒計時程序程序如下#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、運行上面的程序，計算顯示程序每秒運行的次數？2、請說明數碼管的消隱(數據不顯示，內