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1、3.1 单个数码管的显示项目3 简易数字钟的设计（1）“简易数字种的设计”是本书第一个项目教学实例，提出项目任务要求，分解任务和知识点，逐个突破，最后再完成整个项目设计，达到学以致用的目的，这是项目教学的精髓。本单元是“简易数字钟”的第一部分，介绍各模块的基本知识点。【任务要求】（1） 在6位数码管上分别显示时、分、秒，分与秒、小时与分之间用小数点间隔开。（2） 通过单片机内部定时器控制走时，走时准确。（3） 系统有四个按键，功能分别是调整，加，减，确定。在按下调整键时候，显示“时”的两位数码管以1 Hz 频率闪烁。如果再次按下调整键，则“分”开始闪烁，“时”恢复正常显示，依次循环，直到按下确
2、定键，恢复正常的显示。在数码管闪烁的时候，按下加或者减键可以调整相应的显示内容。【内容安排】3.1 单位数码管的显示3.2 多位动态数码管的显示3.3 独立按键检测原理及实现3.4 中断的原理及应用 3.5 定时器的原理及应用 3.1 单个数码管的显示3.1.1 任务要求本单元“简易数字钟的设计”使用6位数码管作为时间显示器件，要掌握6位数码管的驱动方法，先从单个数码管入手。本节的任务要求：在掌握单个数码管原理的基础上，在开发板的单个数码管上依次显示0、1、2.”9、A、b、C、d、E、F16个数字或字母，间隔时间1s。3.1.2 知识准备1、数码管的特点和外观数码管能显示数字和有限个数的字母
3、，由于它具有显示清晰、亮度高、寿命长、价格低廉等特点，因此在电子产品中经常使用，图3.1.1是市面上常见到的数码管外观。数码管按位数来区分，有单个位的，也有2位、3位和4位一体的。按大小分，有0.28寸、0.36寸、0.56寸和0.8寸等。按发光颜色分，有红色、绿色和蓝色等。图3.1.1 数码管外形图片2、单个数码管的显示原理我们小时候玩过的“火柴棒游戏”，几根火柴组合起来，可以拼成各种各样的图形，数码管实际上就是利用这个原理做成的。单个数码管由8个发光二极管组成，其中7个长条形的发光二极管排列成一个“日”字形，另1个圆点形的发光二极管在数码管的右下角作为小数点用。这些发光二极管，我们称之为“
4、段”，每个段有一个名字，从中上的段开始按顺时针分别为：a、b、c、d、e、f、g，小数点对应段的名字为dp。数码管显示不同的数字或字符，点亮对应的发光二极管就可以了，如图3.1.2所示。 3.1.2 数码管显示数字或字母图3.1.3是单个数码管的段标号以及外接引脚排列图。从图中可以看出，单个数码管共有10个引脚，上排和下排各5个。其中8个引脚分别与数码管的段相连，另外3脚和8脚的标号为“COM”。“COM”是什么意思呢？在数码管内部，8个发光二极管的一端与数码管的8个引脚连接接，另外一端连接在一起，称之为公共端（COM）。8个发光二极管的阴极连接在一起，称之为“共阴数码管”，点亮数码管，段（阳
5、极）接高电平，公共端（阴极）接低电平。相反，8个发光二极管的阳极接在一起，称之为“共阳数码管”，点亮数码管，段（阳极）接高电平，公共端（阴极）接低电平。图3.1.4分别是共阴数码管和共阳数码管内部原理图。 图3.1.3 引脚标号 图3.1.3 共阴数码光和共阳数码管内部结构 2、 数码管的字型表掌握了数码管显示原理，单片机驱动数码管的方法就变得简单了。以单片机通过I/O口控制数码管显示数字0为例：数码管显示数字0，a、b、c、d、e、f段需要被点亮，而g和dp段则不被点亮，我们用单片机的一组I/O口（假设为P1口，8个位）和数码管的8个段相连。对于共阴数码管，公共端（COM）接地，向P1口输出
6、0b00111111（十六进制0x3F）；对于共阳数码管，公共端（COM）接高电平（5V），向P1口输出0b110000000xC0（十六进制0xC0）。表3.1.1 数码管字型编码表将显示的数字和字母的值按顺序排列，形成一张表，这张表被称为“段码表”，表3.1.1是从0到F共16位数字和字母的段码表，表中的各段的1和0代表该段被点亮和不被点亮。字 型dpgfedcba共阴极共阳极0001111113FHC0H10000011006HF9H2010110115BHA4H3010011114FHB0H40110011066H99H5011011016DH92H6011111017DH82H700
7、00011107HF8H8011111117FH80H9011011116FH90HA0110111177H88Hb011101007CH83HC0011100139HC6Hd010111105EHA1HE0111100179H86HF011100017EH8EH3、 数码管段驱动芯片（74HC245）开发板上的数码管是3位一体共阳型数码管，没有单个数码管。我们可以从多位数码管中拆出一位来作为单个数码管来使用。具体做法：在开发板上标有位选的接口一共有6个，把其中的一个位选接低电平就可以了（下一节介绍位选接低电平的原因），然后段选接P1口就可以了。在上一单元中我们已经介绍过，51单片机I/O驱动
8、能力比较弱，在驱动大功率器件（数码管、蜂鸣器、继电器、点阵）时，通常借助一些中间器件来完成大功率器件的驱动。这些中间的器件的特点是输入电流小，输出电流大，输入端可以直接和单片机I/O口连接，输出端和大功率器件连接。这些器件有三极管、MOS管和数字IC等。数字IC输入电流小，可以直接和单片机相接，而输出电流又相对大一些，所以在单片机电路中，经常见到用74HC04、74HC573（74HC373）、74HC245（74HC244）等数字IC作为功率驱动，来提高单片机的带负载能力。开发板上用了一片74HC245来连接单片机P1口和数码管的段，用以增加数码管段的驱动能力。74HC245是一种三态输出、
9、8路信号收发器，主要应用于显示屏及其它产品中增加驱动。图3.1.4是其引脚图和逻辑图。输出使能输出控制工作状态DIRLLBn输入，An输出LHAn输入，Bn输出H高阻态 （1）引脚图 （2）逻辑功能图 图3.1.3 74HC235的引脚及逻辑图从74HC245的逻辑图中，我们可以得到该芯片的使用方法，19引脚为使能引脚，当为高电平，An和Bn都呈现高阻态，为低电平，芯片处于工作状态。1引脚DIR为方向控制端，DIR高电平，An为输入端，数据从An到Bn；DIR为低电平，则Bn为输入端，数据从Bn到An。在开发板上，OE端接地，DIR端接高电平，数据从An到Bn。从74HC245的datashe
10、et上我们还可以到芯片的单个I/O口输出的拉电流和灌电流最大值为35mA，总电流为70mA，能够胜任数码管段的驱动。另外开发板上还有8550型号的PNP三极管，作为位驱动，具体用法在一下节介绍。3.1.3 任务实施将开发板上数码管的位选引脚（D0）接低电平（0V），P1口和数码管段选引脚相连。然后编写程序，下载观察。程序如下：include#define uchar unsigned char #define uint unsigned int/开发板的数码管为共阳数码管/code是KeilC51关键字，表示数组中的值存放到FlashROM中。uchar code Seg7Code=0xC0,
11、0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E;/ms级延时函数void DelayMs(uint xms) uint i,j;for(i=0;ixms;i+) for(j=0;j122;j+);/主函数void main(void)uchar i=0;while(1)for(i=0;i16;i+) P1=Seg7Codei; /向P1口送段码DelayMs(1000); /间隔1S，显示下一位 程序解释：（1） 在程序中，我们把需要显示的数字和字母的段码放到数组Seg7Code中，在数码管上显示这些数字和字母时，只需要通过数组的下标找到相应的段码值，送给P1口就可以了，数组的使用带来了很大的方便。（2） 程序中定义数组时，数组类型和数组名中间多了个“code”,code是KeilC51关键字，表示数组元素存放到FlashRom中。通常我们定义数组时,数组中元素是存放到SRAM中，其值可以随时修改，但对于51单片机而言，SRAM的空间相对于FlashRom偏小，通过关键字“code”把像段码值这样一旦定义不会再修改的值，定义到到FlashRom中，可以节约有限的SRAM空间。7
