學習情境2單片機控制數(shù)碼管的顯示-項目2-1知識準備

項目2LED電子時鐘的制作學習情境2-單片機控制數(shù)碼管的顯示項目描述：本項目要求完成一個LED電子時鐘，以小時、分鐘、秒的格式顯示當前時間。設計程序、并在單片機開發(fā)實驗板上實現(xiàn)這個時鐘功能。通過任務的學習，掌握時間數(shù)據(jù)產(chǎn)生的方法與流程圖設計，掌握時間產(chǎn)生與顯示函數(shù)的編輯與調試。。要完成LED電子時鐘的制作，需要具備一定的知識和技能。例如，LED電子時鐘應該具備計時功能，實現(xiàn)0-59的動態(tài)計數(shù)（秒-分鐘-小時）；需要8個數(shù)碼管以動態(tài)的方式同時顯示時、分、秒等。數(shù)碼管的動態(tài)顯示具有一定的難度，所以本項目采用5個任務層層遞進的方式，逐步掌握LED數(shù)碼管的顯示控制，完成項目任務項目分析引導問題1根據(jù)學習情境2項目1所學知識，如果要控制一個數(shù)碼管顯示信息，需要單片機芯片的多少條管腳？如果需要顯示2個數(shù)字，需要多少管腳？承上引導問題2接上題，如果需要顯示時、分、秒的時間，需要多少管腳？要求小組討論，共同完成承上引導問題3接上題，當單片機芯片的管腳不夠用的時候，應該怎樣解決？將你的方案寫到下邊。要求小組討論，共同完成將結果記錄到側邊欄承上引導問題4LED數(shù)碼管的顯示方法有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。所謂靜態(tài)顯示就是顯示器的每一個字段都要獨占一條具有鎖存功能的I/O線，當CPU將要顯示的字（經(jīng)硬件譯碼）或字段碼（經(jīng)軟件譯碼）送到輸出口上，顯示器就可以顯示出所要顯示的字符。如果CPU不去改寫它，它將一直保持下去。啟下根據(jù)數(shù)碼管靜態(tài)顯示的工作原理，回答：（1）數(shù)碼管靜態(tài)顯示的優(yōu)點有哪些？（2）數(shù)碼管靜態(tài)顯示的缺點有哪些？（3）數(shù)碼管靜態(tài)顯示一般用于顯示位數(shù)較多還是較少的場景？引導問題5所謂動態(tài)顯示，就是在顯示時，單片機控制電路連續(xù)不斷刷新輸出顯示數(shù)據(jù)，使各數(shù)碼管輪流點亮。由于人眼的視覺暫留特性，使人眼觀察到各數(shù)碼管顯示的是穩(wěn)定數(shù)字。數(shù)碼管的動態(tài)顯示對動態(tài)掃描的頻率有一定的要求，頻率太低，LED數(shù)碼管將出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象；頻率太高，由于每個LED數(shù)碼管點亮的時間太短，數(shù)碼管的亮度太低，無法看清。所以顯示時間一般取幾個毫秒左右。啟下動態(tài)顯示是將所有位LED顯示器的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位LED顯示器有效，這樣就沒有必要為每一位LED顯示器配一個鎖存器，從而大大簡化了硬件電路。（1）數(shù)碼管動態(tài)顯示的優(yōu)點有哪些？引導問題6：數(shù)碼管動態(tài)顯示的實現(xiàn)機制如下：所有數(shù)碼管的8個筆劃段a-h公共端連在一起，在這樣的接法中，同一個瞬間所有的數(shù)碼管顯示都是相同的，不能顯示不同的數(shù)字。那么在一個屏幕上如何顯示0，1，2，3，4，5這樣不同的數(shù)字呢？在單片機里，首先顯示一個數(shù)，然后關掉。然后顯示第二個數(shù)，又關掉，那么將看到連續(xù)的數(shù)字顯示。輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是極為短暫的（約2ms），由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。所以動態(tài)顯示需要有段選線和位選線，段選線用于選擇顯示的數(shù)碼字段，位選線用于確定顯示哪一位數(shù)碼管。啟下示例：如果數(shù)碼管需要顯示01234567這8個數(shù)，在單片機中實際的工作流程如下：啟下（1）打開P2.0，送0，然后關掉P2.0；（2）打開P2.1，送1，再關掉P2.1；（3）打開P2.2，送2，依次向下。由于速度足夠快，那么我們將連續(xù)的看到01234567這8個數(shù)。8個數(shù)碼管輪流顯示相應的信息，一遍顯示完畢，隔一段時間，又這樣循環(huán)顯示。從計算機角度，每個數(shù)碼管隔一段時間才顯示一次，但是由于人的視覺暫留效應，只要隔離時間足夠短，循環(huán)的周期足夠長，看起來數(shù)碼管就一直穩(wěn)定顯示了。實現(xiàn)思路如圖所示。任務3-8位數(shù)碼管第一位顯示數(shù)字3任務要求：編寫程序，實現(xiàn)8位數(shù)碼管的第一位顯示數(shù)字3。任務分析：

首先選擇位碼，表示選通具體的某個數(shù)碼管，鎖存位數(shù)據(jù)。然后送段碼，表示需要顯示的數(shù)字。鎖存段數(shù)據(jù)。引導問題7（1）硬件連接按照下表的硬件連接說明及注意事項，小組討論并完成硬件的連接操作，將硬件連接心得寫到側邊欄。啟下

注意：使用前必須把J50插針用短路塊（跳帽）插上。此跳帽用于數(shù)碼管的整體供電，如果不需要使用共陰極數(shù)碼管，可以拔掉此跳帽。

鎖存器：鎖存當前狀態(tài)，使CPU送出的數(shù)據(jù)在接口電路的輸出端保持一段時間。鎖存后狀態(tài)不再發(fā)生變化，直到解除鎖定。此處使用74hc573鎖存器，鎖存引腳高電平表示直通狀態(tài)，低電平表示鎖存狀態(tài)?？梢酝ㄟ^控制鎖存引腳，控制74hc573后端輸出數(shù)據(jù)。此處使用74hc573鎖存器，鎖存引腳高電平表示直通狀態(tài)，低電平表示鎖存狀態(tài)。可以通過控制鎖存引腳，控制74hc573后端輸出數(shù)據(jù)。（2）查閱資料，解釋74hc573鎖存器。（3）閱讀下面代碼，討論并理解后，小組合作進行硬件連接、編寫代碼、調試程序、下載、運行、觀察結果。將你對代碼中關鍵語句的理解寫到側邊欄。（4）小組討論，完成程序的編寫，要求數(shù)碼管的第一位和第六位顯示數(shù)字3。任務要求：8位數(shù)碼管采用動態(tài)掃描的方式在8個LED屏幕上同時顯示0~7。如下圖所示：任務分析：因為所有數(shù)碼管的8個筆劃段連在一起，不能顯示不同的數(shù)字，當需要多位數(shù)碼管顯示多位數(shù)據(jù)的時候就需要動態(tài)掃描。流程如下：先選取第一位數(shù)碼管，鎖存，讀取顯示數(shù)據(jù)（段碼），鎖存，設置延時；選取第二位數(shù)碼管，鎖存，然后讀取顯示數(shù)據(jù)（段碼），鎖存，設置延時；此類推，循環(huán)八次，顯示八位數(shù)字；然后持續(xù)保持并一直顯示。任務48位數(shù)碼管采用動態(tài)掃描的方式顯示0~7引導問題8（1）硬件連接按照下表的硬件連接說明及注意事項，小組討論并完成硬件的連接操作，將硬件連接心得寫到側邊欄。啟下（2）閱讀下面代碼，討論并理解后，小組合作進行硬件連接、編寫代碼、調試程序、下載、運行、觀察結果。引導問題9將延時程序傳入的參數(shù)分別修改為20、2、2000、20000，進行調試，觀察數(shù)碼管的點亮效果，分別記錄到下邊。啟下t為20時顯示效果：

t為2時顯示效果：

t為2000時顯示效果：