2018年05月07日 | 单片机C语言实现数码管控制

数码管作为人机接口的重要显示部件，广泛应用于各行各业。本文将围绕数码管的原理和使用展开讨论，实验内容也是由浅入深，结合C语言特性，着意于在实验中掌握数码管和C语言知识。文章采用与单片机C语言实现独立按键检测与矩阵键盘操作同样的开发板。以下先给出数码管的电路原理图。

上图中的4个数码管为共阳极数码管。数码管实际是由8个发光二极管组成的，而共阳极是指将这8个二极管的正极连接到一个公共端。所以当这8个二极管的任何一个负极通低电平的时候，相应的二极管就会被点亮，相反，通高电平则灭。详细请参照以下原理图。

图中任取一个数码管，有a, b, c, d, e, f, g, p分别代表组成该数码管的发光二极管。当要该数码管显示0到9之间任一数字的时候，要给每一个二极管不一样的电平（0或1），8个二极管分别由P0口的8个I/O口控制，P0口的控制输出即为段码。

上面说的是单个数码管的显示，然后我们有四个数码管，怎么选择我要用哪个数码管呢？回到数码管原理图，可以看到数码管底下的DIG口分别连接到4个驱动三极管，并最终由P2口的4个端子来控制。这样就可以选择哪个数码管工作，譬如希望最左侧数码管亮，我们称其为千位数码管（因为有4个数码管，分别代表个十百千），则只需给P2.0口送低电平。

实验一

好了，现在就来做个实验，实验目标是使千位数码管显示数字6。直接上代码。

#include "reg51.h"  

 //char seg[10]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90};  

 code char seg[10]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90};  

 sbit QIAN = P2^0; //QIAN表示千位  

 void main()  

 {  

    P0 = seg[6];  

    QIAN = 0;  

    while(1)  

    {  

    }  

 }  

程序中，显示定义了段码，进入main函数后，先给P0口数字6的显示段码，再选通千位数码管，这样千位数码管就顺利地显示6。这里我们重点讲解seg数组。

char seg[10]

10：10个数连续存放。

seg：代表了第一个数的首地址。

char：每个数最大值不超过255，即一个内存单元（如果定义成int则每个数要占用两个内存单元）。

但是这10个数存在哪呢？

有两种方法。第一种也就是当我们采用char seg[...]={...}这种定义方法时，程序下载烧到ROM后，当下次上电时候，程序会自动将这数组拷贝到RAM。第二种当定义成code char seg[...]={...}时候，程序下载烧到ROM后，内核只从ROM中读取，并不通过RAM。这样的好处是节省了内存资源，但同时程序执行时seg数组也不能被更改。

实验二

接下来我们要使4个数码管都显示，本例显示1234。直接上代码：

#include "reg51.h"  

 //char seg[10]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90};  

 code char seg[10]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90};  

 sbit QIAN = P2^0;  

 char i;  

 char smgbuf[4]={1,2,3,4}; //从RAM的smgbuf这个地址开始连续存放4个数，并且每个数占一个单元。  

 void delay(unsigned int x)  

 {  

    while(x)   //注意这里不是1  

    {  

        x--;  

    }     

 }  

 void load_smg()   //将数码管显示缓冲区的数据，显示到数码管上  

 {  

    char i;  

    for(i=0;i<4;i++)   

    {  

        P0=0xFF;   //消除上一个循环的影子，因为i每一次叠代时，数码管都会有上一次叠代的痕迹，0xFF则是使所有数码管灭掉。  

        P0 = seg[smgbuf[i]];  

        P2 = ~(1<

        delay(200);  

    }  

 }  

 void main()  

 {  

    while(1)  

    {  

        load_smg();  

    }  

 }  

实验三

下面我们希望用四个数码管显示一个可变的数字，这个数字记录了程序执行进入main函数的次数。还是直接上代码（为了方便代码管理，拆分代码到main.c和smg.c）：

main.c文件

#include "reg51.h"  

unsigned int count;  

extern void load_smg();  

void main()  

 {  

    int a;  

    while(1)  

    {  

        load_smg();  

        a++;  

        if(a>=200)  

        {  

            count++;  

            a=0;              

        }  

    }  

 }  

smg.c文件

 #include "reg51.h"   

  //char seg[10]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90};  

 code char seg[10]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90};  

 char i;  

 char smgbuf[4]={1,2,3,4}; //从RAM的smgbuf这个地址开始连续存放4个数，并且每个数占一个单元。  

 sbit QIAN = P2^0;  

 extern unsigned int count; //外部申明  

 void delay(unsigned int x)  

 {  

    while(x)     

    {  

        x--;  

    }     

 }  

void fill_smgbuf() //向LED缓冲区填充数据  

{  

    smgbuf[0]=count/1000;  //千位，我们希望千位数码管来显示数字的千位  

    smgbuf[1]=(count%1000)/100;  //百位  

    smgbuf[2]=((count%1000)%100)/10;   //十位  

    smgbuf[3]=((count%1000)%100)%10;   //个位  

}  

void load_smg()   //将缓冲区的数据，显示到数码管上  

 {  

    char i;  

    fill_smgbuf();  

    for(i=0;i<4;i++)   

    {  

        P0=0xFF;    

        P0 = seg[smgbuf[i]];  

        P2 = ~(1<

        delay(200);  

    }  

 }  

实验四

接下来我们要引入独立按键控制数码管上的数字加1（K1键）或减1（K2键）。还是上代码：

main.c文件

#include "reg51.h"  

extern void load_smg();  

extern delay(unsigned int x);  

extern void key1();  

extern void key2();  

unsigned int count;  

void main()  

 {  

    while(1)  

    {  

        load_smg();  

        key1();  

        key2();  

    }  

 }  

smg.c文件

 #include "reg51.h"   

  //char seg[10]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90};  

 code char seg[10]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90};  

 char smgbuf[4]={1,2,3,4};   

 extern unsigned int count;   

 void delay(unsigned int x)  

 {  

    while(x)     

    {  

        x--;  

    }     

 }  

void fill_smgbuf()   

{  

    smgbuf[0]=count/1000;    

    smgbuf[1]=(count%1000)/100;    

    smgbuf[2]=((count%1000)%100)/10;     

    smgbuf[3]=((count%1000)%100)%10;     

}  

void load_smg()     

 {  

    char i;  

    fill_smgbuf();  

    for(i=0;i<4;i++)   

    {  

        P0=0xFF;     

        P0 = seg[smgbuf[i]];  

        P2 = ~(1<

        delay(200);  

    }  

 }  

key.c文件

#include "reg51.h"  

extern delay(unsigned int x);  

extern unsigned int count;  

sbit K1=P2^4;  //+1  

sbit K2=P2^5;   //-1  

void key1()  

{  

    static char st;  

    if(K1==0)  

    {  

        if(st==0)  

        {  

            delay(5000);  

            if(K1==0)  

            {  

                st=1;  

                count++;  

            }  

        }  

    }  

    else  

    {  

        st=0;  

    }  

}  

void key2()  

{  

    static char st;  

    if(K2==0)  

    {  

         if(st==0)  

         {  

            delay(5000);  

            if(K2==0)  

            {  

                st=1;  

                count--;  

            }  

         }  

    }  

    else  

    {  

        st=0;  

    }  

}  

这个实验有一个地方需要注意，即每当复位，按K2键，数码管显示535。这是因为开机后程序默认count值为0，即16个0。当按下K2键后，减1，变成负1。而负1在内存中为16个1（负数的补码为其绝对值的原码取反再加1），又因为count定义为unsigned，所以显然count为65535。65535再被1000除，得到了535。

总结：

1、掌握数的分离方法，例如求出5678的个十百千位。

2、C语言数组是数据批量处理的基础。

3、尝试分别用四个键去控制个十百千四个数码管的闪烁。