数码管动态显示模块设计

1、数码管动态显示模块设计实验目的1、理解数码管动态显示原理2、理解数码管动态显示电路的设计方法3、掌握数码管动态显示程序的设计方法4、掌握单片机定时器与中断系统的使用方法实验仪器单片机开发板、万利仿真机、稳压电源、计算机实验原理1、数码管动态显示原理几乎所有的单片机应用系统都要用到数码显示。数码显示是一个占用IO资源较多、程序设计较复杂的模块。在设计时，应从IO占用与软件复杂程度两方面考虑。这里以8位数码管动态显示电路以例说明工作原理。电路如图4-4所示。vacLEtlQ5Q553012DSOCid-LEEMLEEMLEE2色宀一訂二.宀LEtlQ5Q553012DSOCid-LEEMLEEML

2、EE2色宀一訂二.宀冷rLnuTJ图4-48位数据码动态显示电路数码管显示器的8个笔划段a-hp同名端连在一起，而每一位数码管显示器的公共端(1,2,3,4)各自独立地受三极管控制。CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是那个显示器亮，则取决于数码管的公共端，而这一端是由74LS164控制的，所以我们只要控制164的输出数据就可以决定何时显示哪一位了。而所谓动态扫描就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个显示器的公共端，使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的(约1ms),但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各

3、位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。图中100欧电阻起限流作用，保护发光二极管。电阻值越小，发光二极管越亮。2K电阻是位选端限流电阻，保护位选三极管。由上图可知，这里的数码管是共阳极型。数码管上显示一些符号，必须给数码管的笔形口接低电平信号，给要显示的位公共端送高电平，相应位的数码管就可以显示所要的符号。2、数码管动态显示程序设计数码管动态显示程序包含显示数字、部分字母符号、小数点、数码管闪烁、数码管消隐等。其它程序输出到显示程序的数据既可以是BCD码、二进制码、ASCII码、自定义显示码等。假设显示的符号与数据的对应关系如下：显示符号

4、0123456789数据00H01H02H03H04H05H06H07H08H09H显示符号ABCDEFH全亮全暗-数据OAH0BH0CH0DH0EH0FH10H11H12H13H由硬件电路工作原理可知，为了显示稳定的数据，每秒必须显示数据50次以上，才能达到预期目的。首先设计一个能显示一位数的程序，然后重复执行这段程序，并改变所显示的内容。由上一实验内容可知，可把位选数据的输出用两种方法实现：位选数据每显示一位送一字节；位选数据每显示一位送一位二进制数。程序流程图如4-5所示。输出位选数据-1第一位显示数据?0写入74LS1641上一实验内容可知，可把位选数据的输出用两种方法实现：位选数据每

5、显示一位送一字节；位选数据每显示一位送一位二进制数。程序流程图如4-5所示。输出位选数据-1第一位显示数据?0写入74LS1641写入74LS1641P返回输出位选数据-2DIN=O,CLK=O,位选数据设定为左边第1位显示位选数据左移一位，移出的位送到DIN，CLK产生正脉冲输出数据位数减1返回图4-5数码管动态显示程序流程图3、小数点显示原理在显示数据时，显示小数是一个必要功能。但在前面的分析中，并没有包含显示小数点的内容。小数点的显示方式有：（1）固定式：小数点的显示位置不能改变，程序设计较简单。（2）特征位式：每位二进制数控制一个小数点的亮暗情况，一个字节同时控制8个。（3）计数式：用

6、数字控制第N位的小数点亮。如：5表示第5位小数点亮，其它暗。（4）ASCII码式：送到显示缓冲区的数是ASCII码数据，在包含“.“时，相应位的小数点亮。这里以第（2）种为例说明，其它方式由读者自行设计。假定小数点控制数据dispdot的各位情况如下所示。D7D6D5D4D3D2D1D0第1位小数点开关第2位小数点开关第3位小数点开关第4位小数点开关第5位小数点开关第6位小数点开关第7位小数点开关第8位小数点开关当对应位为1时，小数点亮；当对应位为0时，小数点暗。小数点显示的信息可以在显示码输出之前，也可以在扫描一帧结束后单独显示小点数。原理说明：当显示第一位数据时，判断dispdot的D7是

7、否为1，如果为1点亮第一位小数点，为0熄灭第一位小数点。流程图如图4-6所示。图4-6小数点控制程序流程图4、单片机定时器的工原理MCS-51单片机内部有两个16位可编程的定时器/计数器T0和T1。它们即可用作定时器方式，又可用作计数器方式。其中T0由TH0和TL0计数器构成；T1由TH1和TL1计数器构成。工作于定时器方式时，通过对机器周期（新型51单片机可以对振荡周期计数）的计数，即每一个机器周期定时器加1，来实现定时。故系统晶振频率直接影响定时时间。如果晶振频率为12MHZ，则定时器每隔（1/12MHZ）X12=1us力加1。工作于计数器方式时，对P3.4或P3.5管脚的负跳变（1-0）

8、计数。它在每个机器周期的S5P2时采样外部输入，当采样值在这个机器周期为高，在下一个机器周期为低时，计数器加1。因此需要两个机器周期来识别一个有效跳变，故最高计数频率为晶振频率的1/24。特殊功能寄存器TMOD用于定时器/计数器的方式控制。高4位用于设置T1，低4位用于设置T0。如图4-7所示。D7D6D5D4D3D2DIDOTM0DGATEC/IMlM0GATECTMlMOnT1方式控制亠TO方式控制图4-7定时器模式控制字格式TCON寄存器用于定时器的计数控制和中断标志。如图4-8所示。D7D6D5D4D3D2D1TCONTF1TRITFOTROIE1IT1IE0用于外部中制位置1;（2）

9、根据需要设置工作方式，即对TMOD设置；（3）然后启动计数，即对TR0或TR1置1。（4）如使用中断，则计数溢出后硬件会自动转入中断入口地址；如使用查询，则必须对溢出中断标志位TF0或TF1进行判断。5、用定时器编写一个秒计时器假设系统使用的晶振频率为12MHZ，即每个机器周期为1us。如使用方式1,则定时时间最长是216X1us=65536us=65.536ms,小于1s。故必须设置一个软件计数单元，即假设定时器定时中断时间为50ms，则必须定时中断20次才达到1s并对秒计时单元加1,20即为软件计数次数。最后再把秒计时单元的值转成显示数码送显示缓冲区。图4-9定时器应用程序流程图6、单片机

10、中断系统结构及工作原理标准51单片机的中断系统有五个中断源。分别为：中断源入口地址优先级别（同级）外部中断00003H最高定时器0溢出000BH外部中断10013H定时器1溢出001BH串行口中断0023H最低使用中断之前，必须对中断允许寄存器IE进行设置，将中断允许标志EA和对应中断图4-10MSC51图4-10MSC51中断结构图位置1,CPU中断的过程为：当有中断源发生中断信号时，首先对IE中对应的中断位判断；如打开,则进行EA判断；如EA=1，将根据中断优先级IP的设置情况进行优先级判别；如该中断优先级较高，在硬件控制下，先将程序计数器PC的内容压入堆栈，同时把被响应的中断服务程序的入

11、口地址装入PC中，以执行中断服务程序。中断服务程序的最后一条指令必须是中断返回指令RETIoCPU执行完这条指令后，将从堆栈中弹出两个字节内容（断点地址）装入PC中，从而执行被中断的程序。实验内容1、在数码管上显示学号的后8位程序如下include/*动态数码管显示，共阳极*/#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、小数点不亮,段码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;显示第一个数码管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan2;显示第二个数码管delay(2);mach();P0=0 xff;PO=duanO;显示第三个数码管del

13、ay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan2;显示第四个数码管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan8;显示第五个数码管delay(2);mach();P0=0 xff;PO=duanO;显示第六个数码管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan4;显示第七个数码管delay(2);mach();P0=0 xff;P0=duan9;显示第八个数码管delay(2);2、设计一个以学号后两位加10秒的倒计时程序程序如下#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();思考题1、运行上面的程序，计算显示程序每秒运行的次数？2、请说明数码管的消隐(数据不显示，内