實驗3-動態(tài)顯示窗口的設(shè)計與應(yīng)用

1、實驗三 動態(tài)顯示窗口的設(shè)計與應(yīng)用在單片機及智能儀器應(yīng)用中，顯示是人機交互的一個重要的部分。在顯示應(yīng)用中，最簡單的顯示單元可由若干個指示信號燈加面板說明組成，常見的顯示窗口由若干個七段數(shù)碼管組成，而復雜的顯示窗口則是由液晶顯示屏甚至是CRT顯示器組成。作為顯示窗口設(shè)計入門級訓練，本實驗選用以七段（或者八段）數(shù)碼組成的顯示單元作為實訓內(nèi)容。從七段數(shù)碼的工作形式來分，七段數(shù)碼顯示單元分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。因此，本節(jié)我們也將以兩小節(jié)來分別敘述七段數(shù)碼靜態(tài)和動態(tài)的工作原理、組成顯示窗口的硬件電路設(shè)計以及顯示窗口驅(qū)動的程序設(shè)計。第一部分 教學要求一、 目的要求1了解七段數(shù)碼管靜態(tài)顯示的工作原理。2掌握七段數(shù)

2、碼管靜態(tài)顯示窗口硬件電路的設(shè)計方法。3掌握七段數(shù)碼管靜態(tài)顯示窗口驅(qū)動程序的編寫方法。4. LED燈為流水點亮，同時8個LED數(shù)碼管輪流顯示一個數(shù)字（比如自己的學號）。二、 預(yù)備知識1. 七段數(shù)碼管的構(gòu)造及工作原理 七段數(shù)碼管由八個發(fā)光二極管組成（其中七個發(fā)光二極管組成七段“8”字形，另一個表示小數(shù)點），當發(fā)光二極管導通時，相應(yīng)的一個筆劃或小數(shù)點就發(fā)光。因此，控制相應(yīng)的發(fā)光二極管導通，就能顯示出對應(yīng)的數(shù)字。為了方便的驅(qū)動七段數(shù)碼管，通常將七段數(shù)碼管中的八個發(fā)光二極管的陰極或陽極連接到一起，形成共陰極或共陽極七段數(shù)碼。七段數(shù)碼管的構(gòu)造如圖XXX所示。圖1 七段數(shù)碼管的構(gòu)造 1 七段數(shù)碼管的字形碼

3、習慣上人們常以邏輯“1”對應(yīng)高電平，以邏輯“0”對應(yīng)低電平。因此，對于共陰極七段數(shù)碼管而言對應(yīng)筆劃段的引腳，若接邏輯“1”，則該筆劃段被點亮。而對于共陽極七段數(shù)碼管而言對應(yīng)筆劃段的引腳，若接邏輯“0”，則該筆劃段被點亮。對照七段數(shù)碼管的構(gòu)造，七段數(shù)碼管的字形碼如下：共陰極七段數(shù)碼管數(shù)字符0123456789字形碼0111111000011010110111001111110011011011011111101111100011111111111011共陽極七段數(shù)碼管數(shù)字符0123456789字形碼1000000111100101001000110000001100100100100000010

4、0000111000000000001002 可編程并行I/O接口芯片8255A的使用。七段數(shù)碼管靜態(tài)顯示窗口的硬件電路框圖圖2 靜態(tài)顯示窗口的硬件電路框圖1 圖3 靜態(tài)顯示窗口的硬件電路框圖2設(shè)計原則：1選擇七段數(shù)碼管，若七段數(shù)碼管每段的驅(qū)動電流與鎖存器端口每位的驅(qū)動電流相當，則驅(qū)動器可省略。否則，在七段數(shù)碼管和鎖存器端口之間要加入驅(qū)動器，驅(qū)動器一般采用TTL門電路，如74LS07等。應(yīng)盡量選用管每段的驅(qū)動電流小而顯示亮度大的七段數(shù)碼管。2在單片機系統(tǒng)中，七段數(shù)碼管的字形碼來自數(shù)據(jù)總線，由于單片機在運行之中，數(shù)據(jù)總線上的信號是動態(tài)的，故與七段數(shù)碼管連接的輸出端口必須帶有鎖存功能。圖4 實驗板

5、七段數(shù)碼管靜態(tài)顯示窗口的硬件電路原理圖3框圖2中的地址信號用于選擇不同的鎖存器端口，地址信號可以來自單片機系統(tǒng)中地址譯碼器的輸出，也可以直接來自單片機的地址總線中的某些位。原則是能夠通過地址選擇不同的鎖存器端口。4框圖2中的鎖存信號用于將數(shù)據(jù)總線上七段數(shù)碼管的字形碼鎖存至輸出端口上，鎖存信號通常是單片機的寫（WR）信號。這樣就可以用MOVX DPTR,A指令方便地將七段數(shù)碼管的字形碼鎖存至指定的輸出端口上（注：DPTR中為指定的輸出端口的地址，A中為要輸出的七段數(shù)碼管的字形碼）。三、 實驗平臺介紹1 普中科技51單片機原理與接口實驗平臺圖5 開發(fā)板整機2 運行Keil U4軟件，編寫你的單片機

6、應(yīng)用程序，并進行編譯產(chǎn)生單片機機器碼程序（擴展名是：.EXE）3 用mini USB線連接單片機實驗板到計算機USB口圖6 連接實驗板與計算機打開實驗板電源：按下電源開關(guān)，電源指示燈亮按下電源開關(guān)，電源指示燈亮按下電源開關(guān)，電源指示燈亮圖7 打開實驗板電源4 下載機器碼程序到單片機實驗板：（1）、打開“自動下載軟件”：圖8 普中自動下載軟件界面然后，在這個軟件上，我們需要選擇配置。如圖5所示：圖12 配置界面設(shè)置圖9 選擇配置1. 選擇對應(yīng)的芯片類型。因為我們使用的是51單片機，所有這里我們選擇STC90C5XX系列。2. 打開所需要下載的hex文件，這里我們選擇實驗內(nèi)容的第一個例程，LED例

7、程。該hex文件的路徑在 光盤資料下：光盤資料步驟3 51單片機例程1、LED燈左右跑馬燈C版。如圖10所示：圖10選擇hex文件3. 打開所需要下載的hex文件之后，我們點擊下載。如圖7所示：圖11 下載成功界面四、 Keil uVision4單片機應(yīng)用開發(fā)軟件的使用Keil uVision4支持眾多不同公司的MCS51架構(gòu)的芯片，甚至ARM，它集編輯，編譯，仿真等于一體，它的界面和常用的微軟VC+的界面相似，界面友好，易學易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強大的功能。Keil uVision4使用匯編語言或C語言編寫單片機應(yīng)用程序。使用它的編譯器，把寫好的單片機應(yīng)用程序編譯為機器碼，才能

8、把HEX可執(zhí)行文件寫入單片機內(nèi)。該軟件的使用方法請點擊：Keil uVision4使用教程（請仔細閱讀?。┪濉?附件： 1、 跑馬燈匯編語言：/* * 武漢理工大學電子信息工程系-* 實 驗 名 : 跑馬燈實驗* 實驗說明 : LED燈做右移跑馬燈，同時第一位LED數(shù)碼管分段熄滅* 連接方式 : 見接線圖* 注 意 : */ORG 0000H ;程序0000起始地址AJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到MAINORG 030H ;MAIN 程序起始地址MAIN:MOV P0,#0FEHACALL DEL ;調(diào)用子程序MOV P0,#0FDH;將立即數(shù)傳給P2ACALL DELMOV P0,#0FBHAC

9、ALL DELMOV P0,#0F7HACALL DELMOV P0,#0EFHACALL DELMOV P0,#0DFHACALL DELMOV P0,#0BFHACALL DELMOV P0,#07FHACALL DELMOV P0,#0FFHAJMP MAIN ;延時子程序DEL:MOV R5,#04HDEL1:MOV R6,#0FFHDEL2:MOV R7,#0FFHDEL3:DJNZ R7, DEL3DJNZ R6, DEL2DJNZ R5, DEL1RETEND 跑馬燈C語言程序：/* * 武漢理工大學電子信息工程系-* 實 驗 名 : LED二進制加法顯示實驗* 實驗說明 : L

10、ED燈做右移跑馬燈* 連接方式 : 見接線圖* 注 意 : */-包含你要使用的頭文件#include <reg51.h>#include <intrins.h>/-聲明全局函數(shù)-/void Delay10ms(unsigned int c); /延時10ms/* 函 數(shù) 名 : main* 函數(shù)功能 : 主函數(shù)* 輸 入 : 無* 輸 出 : 無*/void main(void)unsigned char LED;LED = 0xFE;while(1)P0 = LED;Delay10ms(50);LED = _crol_(LED,1); /循環(huán)右移1位，點亮下一個LE

11、D 此函數(shù)于庫函數(shù)/* 函 數(shù) 名 : Delay10ms* 函數(shù)功能 : 延時函數(shù)，延時10ms* 輸 入 : 無* 輸 出 : 無*/void Delay10ms(unsigned int c) /誤差 0us unsigned char a, b;/-c已經(jīng)在傳遞過來的時候已經(jīng)賦值了，所以在for語句第一句就不用賦值了-/ for (;c>0;c-)for (b=38;b>0;b-)for (a=130;a>0;a-); 本程序是LED燈作流水點亮，第一位LED數(shù)碼管的每一段輪流熄滅（顯示位置見圖5）。大家可以先將本程序下載到實驗板上觀察效果，然后再做修改。2、 動態(tài)顯

12、示C語言程序/* * 武漢理工大學電子信息工程系-* 實 驗 名 : 動態(tài)數(shù)碼管顯示試驗* 實驗說明 : 8位數(shù)碼管顯示07* 連接方式 : 見連接圖* 注 意 : */#include<reg51.h>/-定義使用的IO口-/#define GPIO_DIG P0/段選#define GPIO_PLACE P1/位選/-定義全局變量-/unsigned char code DIG_PLACE8 = 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/位選控制 查表的方法控制unsigned char code DIG_CODE17 = 0x3f,0x

13、06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F的顯示碼unsigned char DisplayData8;/用來存放要顯示的8位數(shù)的值/-聲明全局函數(shù)-/void DigDisplay(); /動態(tài)顯示函數(shù)/* 函 數(shù) 名 : main* 函數(shù)功能 : 主函數(shù)* 輸 入 : 無* 輸 出 : 無*/void main(void)unsigned char i;for(i=0; i<8; i+)DisplayDatai = DIG_CODEi;while(1)DigDisplay();/* 函 數(shù) 名 : DigDisplay* 函數(shù)功能 : 使用數(shù)碼管顯示* 輸 入 : 無* 輸 出 : 無*/void DigDisplay()unsigned char i;unsigned int j;for(i=0; i<8; i+)GPIO_PLACE = DIG_PLACEi; /發(fā)送位選GPIO_DIG = DisplayDatai; /發(fā)送段碼j = 10; /掃描間隔時間設(shè)定while(j-);GPIO_DIG =