轻松学PIC之数码管篇 PIC单片机学习系列教程
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轻松学PIC之数码管篇 PIC单片机学习系列教程
&&&&大家好，通过前一期的学习，我们已经对ICD2仿真烧写器和增强型PIC实验板的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了如何用单片机来控制发光管、继电器、蜂鸣器、按键等资源，体会到了学习板的易用性与易学性，当自己一次动手编程点亮一个发光管时，相信对于初学者来说，一定很兴奋，很有成就感吧！现在我们就趁热打铁，再向上跨一步，一起来学习一下数码管的原理及使用方法，这一期实验将会更具生动性。
&&&&说到七段数码管，它在家电及工业控制中有着很广泛的应用,例如用来显示温度、数量、重量、日期、时间等等，具有显示醒目、直观的优点。在一般的人机对话中，输入器件一般都是以按键为主，但输出器件则以数码管或LCD为主。数码管作为一种应用十分普遍的显示器件，可以在各种各样的设备上见到，例如图1就是某数字表头显示时候的效果图。它很适合用在对价格、亮度等条件比较敏感，同时基本上只要求显示数字量的时候，所以在数据显示，定时控制等场合用得很多。常见的数码管实物如图2所示。
图1 数码管显示效果图
图2 数码管实物图
&&&&首先，我们先对相关理论知识进行一番了解，可以看到图1中有8位数码管，那么这些数码管是怎样来显示1，2，3，4……数字的呢？别着急，我们一起慢慢来学。
&&&&数码管实际上是由7个发光管组成“8”字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。如：显示一个“2”字，那么应当是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。
7段数码管的段排列和内结构见图3：
图3 数码管结构图
由于驱动方式的差异，也就是对应在各个显示段是低电平还是高电平点亮，数码管又分成两种类型，即共阳极和共阴极数码管。所谓“共阳极”即是8个LED的阳极连接在一起组成公共端，同理“共阴极”则是8个LED的阴极连接在一起组成公共端，其内部LED的连接方式可以参考图4。
图4 数码管内部结构图
虽然通过上文的原理介绍，对数码管的工作原理已经了解，但当我们拿到一个数码管时要正确地应用它还是一时不知如何下手，比如我们现在要求数码管显示“5”，需要怎么办呢？首先我们需要明白一个事情，数码管是不认识“5”的，当然也不认识其它数字，所以千万别说，“给数码管写个“5”就行了”，数字只是种符号，对人来说是这样的，对单片机而言也是，单片机只是通过LED是把内部的结果用我们约定的方式显示出来而已，这个“约定”就是数字该如何在LED上显示的方法。比如我们需要显示的数字0到9如图5所示。
图5 显示数字效果图
&&&&假设我们使用共阴极数码管，然后我们对照图3和图4来看看“5”是如何显示出来的。首先对数码管而言，我们要想显示数字“5”，我们可以发现有如下一些段是需要点亮的，即A、C、D、F、G。知道了这些段需要点亮后，现在我们再来看一下增强型PIC实验板上数码管的控制电路，因为我们需要将软件和硬件相结合进行考虑如何来编程。
数码管电路原理图
图6中的A,B,C,D,E,F,G,DP分别与单片机的RC口相连，用来控制显示数字的形状。Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8这6个三极管是用来片选数码管所有，用来打开或关闭某一路数码管，RA1、RA0、RA3、RA2、RA5、RA4分别接在单片机的RA口上，通过控制这些三极管的基极电平来打开或关闭数码管的显示，即起到“使能”作用。如S1端为低电平，则允许相应的数码管显示，显示的字形则由RC口所决定。
我们可以列出表1这样的段码对应关系表，表中为数字“5”共阴段码。
表1：数码管显示数字“5”的段码表
参照上面的过程，我们又可以列出共阴和共阳数码管0-9十个数字的段码表，如表2所示，在不改变硬件对应关系的前提下，段码表可以通用。
表2：共阴、共阳数码管段码表
&&&&现在我们已经了解了整个显示过程，所以我们也就有了写程序的思路：程序中应该有一个变量，每隔一定时间在0-9之间变化，然后按照这个数据去查找段码表，把查到的数据送到RC口，段码值我们参照表2中共阳这一项。
&&&&我们使用MPLab IDE软件来进行C语言编程，它是我们的编程环境，同时我们可以通过使用ICD2仿真烧写器和增强型PIC实验板连接进行程序的仿真调试和烧写步骤，具体的操作步骤，我们已经在前几期做了详细的说明和介绍，在此就不再重复说明，读者朋友可以参阅以前的文章或直接登陆我们的网站查看资料。前面，我们已经对硬件原理和软件编写思路进行了了解，现在我们可以输入程序代码进行调试了，我们在MPLab IDE软件中新建工程，加入源程序代码，同时进行芯片型号的选择和配置位的设置，我们实验所用的芯片型号为PIC16F877A。上面理论说了一大堆，我们从这里开始动手喽：）我们的任务是要让六个数码管显示数字“0”――“9”字样，时间间隔为1秒。
#include&pic.h&
const unsigned char
display_numb[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xd8,0x80,0x90};
void delay_1ms(void)
for(n=0;n&50;n++)
void delay_ms(unsigned int time)
for(;time&0;time--)
delay_1ms();
void main(void)
TRISC=0X00;
TRISA=0X00;
PORTC=display_numb[0];
PORTA=0X00;
delay_ms(1000);
PORTC=display_numb[1];
delay_ms(1000);
PORTC=display_numb[2];
delay_ms(1000);
PORTC=display_numb[3];
delay_ms(1000);
PORTC=display_numb[4];
delay_ms(1000);
PORTC=display_numb[5];
delay_ms(1000);
PORTC=display_numb[6];
delay_ms(1000);
PORTC=display_numb[7];
delay_ms(1000);
PORTC=display_numb[8];
delay_ms(1000);
PORTC=display_numb[9];
delay_ms(1000);
PORTC=display_numb[10];
&&& 程序代码输入后，读者朋友可以使用仿真模块或直接烧入编译好的HEX文件来进行验证，前者模式可以单步执行，同时监控程序变量在运行过程中的变化；后者直接烧入HEX文件，实验板直接脱机运行。输入了这么长一段程序后，作为初学者的读者一定对有些语句会有点疑问，下面我们就来一起结果实际，看一下一些关键程序语句的作用。
&&&&#include&pic.h& 语句用来加载PIC库文件， 数组display_numb用来定义数字“0”--“9”的字形码，也就是我们的表2中所罗列的内容。void delay_1ms(void) 是延时1ms的函数，void delay_ms(unsigned int time) 是延时X毫秒的函数，具体为多少毫秒由形参time变量决定，如我们执行函数
delay_ms(1000); 即表示为延时1000毫秒=延时1秒的时间。语句“TRISC=0X00;”用来设置RC口的输入、输出状态，在此我们设置为输出；语句“TRISA=0X00;”用来设置RA口的输入、输出状态，在此我们设置为输出。while(1) 是死循环语句，即周而复始地执行{ }内的语句体，如我们现在的程序中的作用即是不停地执行
delay_ms(x); PORTC=display_numb[x]; 这两类语句，即给RC口送一个字形码，延时1秒钟后，又给RC口赋予一个新的字形码，在我们从实验结果上看来就是数码管在不停地显示“0”――“9”这些数字。
图7 数码管实验演示图
&&&&数码管的原理与使用我们讲到这里，接下来几期，我们将继续一起学习增强型PIC实验板的其它各部分资源的原理与使用，使你对单片机应用的各方面知识都有所入门与提高。增强型PIC实验板系统资源丰富，可做实验有：6位LED数码管、8路LED、直控键盘、蜂鸣器喇叭、继电器试验、I2C总线接口、SPI总线接口、160X液晶、128X64液晶、红外接收头接口、步进电机驱动接口、AD模/数转换接口、串行时钟芯片DS1302、温度传感器DS18B20接口、RS232串口通讯、外扩展接口以便外接更多的实验资源。
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数码管动态显示
所谓的动态显示就是数码管不断变化，当变化速度超过人眼的识别范围时看起来就像数码管一直显示。
数码管动态显示时需要用到两个锁存器，一个是段锁存，一个是位锁存。一般开发板上使用的数码管动态显示，一组为八个数码管，这里可以称之为八位，每个数码管为一位，位锁存器就是决定哪一位亮起来，而位锁存器决定亮的那一位显示什么。动态显示一般先传段码，决定下一次显示什么内容，再传位码，使下一位亮起，段码和位码的内容都是事先定义一个全局数组，然后查表实现，一般位码数组内容是不做变化的，想改变显示内容只要改变相应位的段码就行。
unsigned char regport[8] = {}; //显示内容自定义
unsigned char bitport[8] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};& //因为位码的作用是让数码管一个一个按顺序亮，所以一般不做改变。
定义使用的I/O口
#define SEGPORT P0
sbit bit_select = P2^0;
sbit seg_select = P2^1;
void delay_us(unsigned char t)
&&& while(--t);
&&& for(i = 0; i & 8; i ++)
&&&&&&& SEGPORT = regdate[i];
&&&&&&& seg_select = 1;
&&&&&&& seg_select = 0;
&&&&&&& SEGPORT = regdata[i];
&&&&&&& bit_select = 1;
&&&&&&& bit_select = 0;
&&&&&&&&delay_us(2);
此时发现使用上述延时会有重影出现，这是因为段码先传入，位码后做变化，当每次变化延时足够长时，正确显示时间远大于位码变化时间，所以几乎看不出，延时越短重影越明显。想解决重影，只要先把数码管全关闭，之后操作段码和位码的变化，位码一变化完成就打开数码管，这样就能消除重影。
改进后程序如下
&&& for(i = 0; i & 8; i ++)
&&&&&&& SEGPORT = 0
&&&& &&&bit_select = 1;
&&&&& &&bit_select = 0;
&&&&&&& SEGPORT = 0
&&&&&&& seg_select = 1;
&&&&&&& seg_select = 0;
&&&&&&& SEGPORT = regdate[i];
&&&&&&& seg_select = 1;
&&&&&&& seg_select = 0;
&&&&&&& SEGPORT = regdata[i];
&&&&&&& bit_select = 1;
&&&&&&& bit_select = 0;
&&&&&&&&delay_us(2);
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#define uchar unsigned...
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