單片機技術主講：XXX《Proteus平臺單片機項目式教程》七、靜態數碼顯示課程引入

1應用效果仿真展示2基本原理（重點）3實物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復習舊課。上節課，我們基于單片機的最小應用系統完成了汽車雙閃燈控制系統的設計，它是單片機控制發光二極管的應用設計實例。但是生活中，我們經常用發光二極管來構成數碼管的方式來顯示基本信息。這節課，我們將講述：怎么樣利用單片機驅動控制一位數碼管顯示字符或數據？請大家一起來體驗它的應用設計過程。一、課程引入第二步：啟發式引入新的問題：在生活中，數碼管的顯示方式分為：靜態顯示和動態顯示。(一動一靜之間，彰顯科技之美！)你知道什么叫靜態顯示、動態顯示嗎？（互動提問）第三步：提出這節課中心問題：

怎樣通過單片機驅動一位數碼管靜態顯示數字“0-9”或字符“a-f”中任意一個？

應用提示：生活中各個門店的的廣告牌、顯示屏的原理基本上都是采用靜態或動態的驅動顯示方式。答案是:靜態顯示和動態顯示區別在于它的數據驅動方式，說白了就是單片機給數據的方式，而不是顯示字符靜止或流動。動態顯示后面專題再講，大家先網上自學一下。二、應用效果仿真展示打開Proteus仿真軟件展示仿真效果（激發學生學習興趣）

提問：數碼管能顯示字符嗎，想想用它能顯示哪些字符?三、基本原理（重點）

1、數碼管簡介數碼管一種是半導體發光器件，分共陰、共陽兩種。共陰極數碼管：8個發光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。當某段驅動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據發光字段的不同組合可顯示出各種數字或字符。此時，要求段驅動電路能提供額定的段導通電流。三、基本原理（重點）

2、靜態數碼顯示的工作原理數碼管的工作原理：是通過單片機的I/O端口進行驅動數碼管的各個段碼，點亮不同的段碼從而形成字符顯示出我們要的數字或字符。靜態顯示原理：當數碼管顯示某一字符時，相應的發光二極管恒定導通或恒定截止。每個數碼管的8個字段分別與一個8位I/O口地址相連，I/O口只要有段碼輸出，相應字符即顯示出來，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。采用靜態顯示方式的特點：較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用CPU時間少，編程簡單，顯示便于監測和控制，但其占用的口線多，硬件電路復雜，成本高，只適合于顯示位數較少的場合。

三、基本原理（重點）

3、數碼管顯示的編碼原理要使數碼管顯示出相應的數字或字符，必須使段數據口輸出相應的字形編碼。

P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0顯示字符編碼數據D7D6D5D4D3D2D1D0dpgfedcba00111111“0”3FH00000110“1”06H01011011“2”5BH01001111“3”4FH01100110“4”66H01101101“5”6DH01111101“6”7DH00000111“7”07H01111111“8”7FH01101111“9”6FH01110111A77H01111100B7CH111111“0”00111111“0”3FH三、基本原理（重點）

4、任務分析和硬件電路設計采用AT89c51單片機作為本系統的控制核心，利用單片機P0口直接驅動一個共陰的數碼管，驅動顯示數據“5”。（1）硬件電路設計共陰數碼管的公共端通過限流電阻接地，筆段端通過單片機P0口直接驅動，單片機是無法提供足夠的驅動電流的。

為了節省硬件，直接采用上拉電阻進行簡單的驅動配置，達到提供驅動電流的目的，提高數碼管的顯示亮度。

三、基本原理（重點）

5、軟件程序

BUF1

EQU30H ORG

0000H LJMP

START ORG

0030HSTART: MOV

BUF1,#05HNEXT:MOV

A,BUF1 MOV

DPTR,#TABLE MOVC

A,@A+DPTR MOV

P0,A LCALL

DELY10MS LJMP

STARTDELY10MS:MOV

R6,#20D1: MOV

R7,#248 DJNZ

R7,$ DJNZ

R6,D1 RETTABLE: DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH;0，1，2，3，4，5 DB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH;6，7，8，9，A，B DB58H,5EH,79H,71H,40H,00H;C，D，E，F，- END提問：請大家討論一下，怎樣編寫程序實現一位數碼管交替顯示“6”、“A”？四、實物效果展示五、思考題與課外拓展1、思考題：編寫程序實現一位數碼管交替顯示“6”“A”。2、課外拓展：

請基于以上原理設計程序，在Proteus軟件仿真平臺分別實現以下功能。

（1）請利用單片機四組I/O口分別驅動4位數碼管顯示“good”、“1000”。

（2）請利用驅動芯片組成并口靜態數碼顯示電路，顯示“012345”等,提示可采用74LS373等數據鎖存器。

（3）請利用驅動芯片組成串口靜態數碼顯示電路，顯示“HELLO”等字符,提示可采用74LS164等串行移位寄存器。

課外（自學）：交替顯示“6”“A”課外（自學）：顯示“HELLO”ThankYou!單片機技術主講：XXX《Proteus平臺單片機項目式教程》西安電子科技大學出版社江西農業大學南昌商學院八、0—9隨機抽號器的設計

課程引入1應用效果仿真展示2基本原理（重點）3實物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復習舊課。上節課，我們基于單片機的最小應用系統完成了數碼管的字符顯示功能，它是單片機控制數碼顯示的靜態顯示實例，后面我們也會接著講動態數碼顯示的編程方式。這節課將在上節課靜態顯示的基礎上鞏固加深，做一個數碼跑動的鍵控效果，讓數碼管“動”起來。一、課程引入第二步：啟發式引入新的問題：生活中，我們經常用到隨機抽號器，例如考試的隨機抽題、各種隨機形式的抽簽等等。以最簡單的0-9隨機抽號器的設計為例。那么請大家一起討論一下，我們需要從那幾個方面考慮？請積極發言：第三步：提出這節課中心問題：針對上述四個關鍵問題請給出最佳的設計、處理思路？

（1）數碼管的顯示，需要能夠從0到9快速跑起來。（2）按鍵控制停止，按下鍵就停在某一隨機數字上。（3）如何保證0-9的數據具有隨機性？（4）怎樣恢復到下一次的抽號？二、應用效果仿真展示仿真平臺應用效果展示（激發學生學習興趣）1、設計方法（4）怎樣恢復到下一次的抽號？對策思路：最佳的人性化方案是，再按一下同一個鍵，即可立刻自動復位到隨機抽號功能。可以通過開關按鍵的電平檢測細分狀態編程實現。（1）數碼管的顯示，需要能夠從0到9快速跑起來。對策思路：要用一個計數變量，編程做加法運算實現0到9的循環數，之后譯碼顯示。任務分析（2）按鍵控制它的停止，按下鍵就停在某一隨機數字上。對策思路：要做一個按鍵檢測，檢測到就鎖存正顯示的數據不動，并且要始終嵌套在主程序中一直執行按鍵掃描。（3）如何保證0-9的數據具有隨機性？對策思路：要保證公平性和隨機性，加法循環計數速度要遠遠超過按鍵的操作速度，可以采用1秒鐘，循環計數1000-10000次。三、設計原理（重點）三、設計原理（重點）2、系統設計（1）硬件電路設計采用AT89c51單片機作為本系統的控制核心，利用單片機P0口直接驅動一個共陰的數碼管，按鍵狀態通過P3.7口輸入，不按為高電平，按下為低電平。三、設計原理（重點）

（2）.軟件程序編寫

Count EQU30H SP1 BITP3.7 ORG 0000H LJMP START ORG 0030HSTART: MOV

Count,#00H MOV

DPTR,#TABLELOOP: MOV A,Count ADD A,#1 DA A ANL

A,#0FH MOV

Count,A MOVC

A,@A+DPTR MOV

P0,Asweep:JB

SP1,LOOP;等于1跳轉。LCALL

DELY10MS JB

SP1,LOOPwt:

JNBSP1,wt;檢測按鍵釋放1；JNB等于0就跳轉。

;LJMP$wIt:

JBSP1,wIt

;檢測是否再次按鍵復位0,沒有就等待wt2:

JNBSP1,wt2

;按鍵了準備復位,等待釋放后復位。

LJMPSTARTDELY10MS:

MOVR6,#20D1: MOVR7,#248 DJNZR7,$ DJNZR6,D1 RETTABLE:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH;0,1,2,3,4,5

DB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH;6,7,8,9,A,B

DB58H,5EH,79H,71H,40H,00H;C,D,E,F,- END

思考：請大家討論一下，怎樣編寫程序實現兩位數碼顯示的隨機抽號功能？四、實驗箱演示實物運行效果：五、思考題與課外拓展1、思考題：怎樣編寫程序實現兩位數碼顯示的隨機抽號功能？2、課外拓展：請基于以上原理設計程序，在Proteus軟件仿真平臺分別實現以下功能。（1）請編程實現一位數碼管的0-9隨機抽簽排序功能，隨機抽出0-9的數字各一，保證穩定性，防止誤操作。（難點提示：可以通過“兩鍵互鎖,一鍵恢復”的方式防止誤操作。）（2）請編程實現1-4位數碼管隨機抽號功能，添加一個按鍵，用于選擇數碼管的位數的模式切換。（3）請編程實現1-4位數碼管隨機抽簽排序功能，添加一個按鍵選擇數碼管的位數模式切換。ThankYou!單片機技術主講：XXX《Proteus平臺單片機項目式教程》西安電子科技大學出版社江西農業大學南昌商學院項目3搶答器的設計

課程引入1應用效果仿真展示2基本原理（重點）3實物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復習舊課。上節課，我們基于單片機的最小應用系統完成了0-9隨機抽號器的設計。一、課程引入今天我們將在此基礎之上，設計一個搶答器。這是對數碼顯示技術及按鍵檢測處理方法的一次綜合型設計，目的是訓練大家的應用編程能力，幫助理解前面的知識點，形成實際的編程應用能力。下一節課我們將轉入下一個項目：交通燈的設計一、課程引入第二步：啟發式引入新的問題：常見的搶答器有哪些功能？請大家回想數字電路課程設計中搶答器，它主要由哪幾部分構成？以8路搶答器的設計為例。請大家一起討論一下，我們需要從那幾個方面考慮？第三步：提出這節課中心問題：針對上述四個關鍵問題請給出最佳的設計、處理思路？

（1）數碼管的顯示、驅動方式。（2）按鍵檢測與處理。（3）如何保證搶答器的公平性？（4）怎樣恢復到下一次的搶答？二、應用效果仿真展示仿真平臺應用效果展示（激發學生學習興趣）1、設計方法（4）怎樣恢復到下一次的搶答？對策思路：設置主持人鍵，主持人按復位鍵手動恢復下一次搶答。分正常搶答完成、提前搶答和搶答超時三種情況下的復位。（1）數碼管的顯示、驅動方式。對策思路：數碼管顯示位數不多，可以采用靜態顯示，共陰數碼管采用上拉電阻驅動即可。任務分析（2）按鍵檢測與處理。對策思路：采用獨立式按鍵，檢測按鍵輸入的電平變化，對按鍵掃描需要考慮到按鍵抖動的干擾，需要消抖處理。（3）如何保證搶答器的公平性？對策思路：利用開機自檢、測試保證設備公平性；掃描的按鍵速度us級保證按鍵動作捕獲公平；設置搶答鎖定，設置主持鍵允許搶答、提前搶答違規處理保證過程公平。三、設計原理（重點）三、設計原理（重點）2、相關知識（1）按鍵去抖動

接觸式按鍵，是有機械觸點的彈性開關。按鍵按下，開關閉合；按鍵釋放，開關斷開。實現電氣上邏輯關系的輸出，提供標準的TTL邏輯電平。理想波形按鍵機械抖動波形一般有硬件消抖和軟件消抖兩種方法。三、設計原理（重點）硬件消抖:RC濾波去抖動脈沖計數就是合理設置一個計數值，通過計數來確認按鍵動作，避免重復響應。延時消抖是根據按鍵抖動出現的特性，利用10ms左右的延時，規避抖動信號出現的時間段，達到軟件消抖的目的。軟件消抖：脈沖計算、延時響應消抖。三、設計原理（重點）（2）數碼管顯示字符編碼數據：單片機對筆段端I/O口輸出的編碼數據。共陰數碼管顯示字符“0”，對應的數據D7~D0為：3FH。數碼顯示方式：靜態顯示和動態顯示。

這里采用靜態顯示：通過驅動器或鎖存器直接控制數碼管的顯示，單片機端口直接驅動一位數碼管。靜態顯示，耗占用CPU時間少。一般只適合于數碼管顯示位數較少的場合。數碼管編碼數據三、設計原理（重點）（3）驅動接口電路設計數碼管、LED、點陣等發光部件常需要用數據鎖存器74273、緩沖器74245、反相器7406、達林頓管UL2003等來做驅動。搶答器中的蜂鳴器、揚聲器常需要三極管作驅動接口設計。常見的三極管接口電路三、設計原理（重點）3、系統設計（1）需