PIC单片机之数码管
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PIC单片机之数码管
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，特别是当自己第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工作原理及使用方法，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，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，如图1 所示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。
我们可以看到图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”是指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
虽然通过上文原理的介绍，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”，应该怎么办呢？首先我们需要明白一个事情，数码管是不认识“5”的，当然也不认识其他数字，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 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为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，那么我们就对照图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。
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，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。
图6 数码管电路原理图
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，读者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，现在我们可以从这里开始动手了。本来6 个数码管可以各自显示不同数字，RA口动态扫描，每个瞬间只有一个管显示，视觉上感到是6 位数。作为初次实验，我们的任务是要让六个数码管同时显示数字“0”~“9”字样，时间间隔为1 秒。
#include
const unsigned char display_numb[10]={0x
c0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xd8,0x80,0
x90};
void delay_1ms（void）
{
unsigned int n;
for（n=0;n<50;n++）
{
NOP（）；
}
}
void delay_ms（unsigned int time）
{
for（；time>0;time--）
{
delay_1ms（）； }
}
void main（void）
{
TRISC=0X00;
TRISA=0X00;
while（1）
{
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];
}
} 程序代码输入后，读者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，作为初学者一定对有些语句会有点疑问，下面我们就来一起结合实际，看一下一些关键程序语句的作用。
#include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。voiddelay_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6 个相同的“0”~“9”这些数字。留给读者设计，将一个6 位十进制数字（如201006）显示出来的程序。
数码管的原理与使用，我们暂讲到这里，接下来几期，我们将继续一起学习增强型PIC 实验板的其他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。
关键字：PIC单片机 数码管 定时控制 编辑：什么鱼 引用地址：
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发表于 2020-04-25
PIC单片机学习遇到的一些问题
1、中断优先级中断优先级的设置虽然能够比较合理的管理资源，但是如果在中断里写太多内容会导致另一个中断可能永远进不去的现象。比如在定时器中断里定20ms，但是中断里面处理的代码量太多超过20ms，则会出现另一个中断优先级低的刚等待定时器执行完要开始执行时，定时时间到了又进定时中断。如此循环低优先级的中断永远
