3.2　使用并行接口點亮數碼管

課件　使用并行接口點亮數碼管

視頻　使用并行接口點亮數碼管

并行接口傳輸的特點就是數據同時發送，同時到達。單片機可以通過并行接口驅動數碼管、LCD顯示模塊等設備，將其運行狀態顯示出來，更好地方便用戶使用。

1.七段數碼管

七段數碼管也有人稱其為八段數碼管，它是由8個發光二極管組成的，其中7個長條形的發光二極管排列成中文“日”字形狀，另一個小圓點在右下角作為小數點使用。其結構示意圖如圖3-5所示。這種組合可以顯示0～9十個數字以及部分英文字母。

數碼管由多段發光二極管彼此相連構成，這些二極管的連接方式有兩種：一種是共陰極連接方式，即各發光二極管的所有陰極連接在一起共同接地，此時當某個發光二極管的陽極為高電平時，該發光二極管會點亮；另一種是共陽極連接方式，與共陰極數碼管的連接方式正好相反，是所有發光二極管的陽極連接在一起共同接電源，此時當某個發光二極管的陰極為低電平時，該發光二極管會點亮。共陰極、共陽極數碼管的內部電路原理圖如圖3-6所示。

使用數碼管時，只需要將單片機的任一并行接口的8個引腳與數碼管引腳一一對應（并行接口的0號引腳對應數碼管的a段，1號引腳對應b段，以此類推）相連即可。通過并行接口輸出數據即可達到控制數碼管顯示內容的目的，如圖3-7所示。

通常將控制數碼管顯示內容的8位字節數據稱為段選碼。不同的段選碼對應不同的數碼顯示。共陽極數碼管與共陰極數碼管的段選碼正好互補，見表3-2。

【課堂練習】通過P1口控制一個數碼管顯示數字5。電路原理圖見圖3-7。

【分析】圖3-7中所用的數碼管公共端接地即為共陰極數碼管。查表3-2可知，欲顯示數字5，其段選碼（共陰碼）為1101101（即6DH）。通過P1口輸出1101101就可控制該數碼管點亮。由此編寫出以下顯示數字5的驅動程序。

圖3-7中為數碼管連接了一個排阻，這其中的道理與點亮一個發光二極管時，需要串聯一個限流電阻用以保護發光二極管一樣。排阻是一排電阻的簡稱，實質上就是多個電阻。Proteus中排阻有兩種：一種是帶有公共端的，名稱為RESPACK；另一種是不帶公共端的，名稱為RX8。Proteus中七段數碼管的英文名稱為7SEG，共陽極為AN，共陰極為CAT。

將上述程序編譯后，導入單片機，單擊“仿真運行”按鈕，即可觀察到數碼管點亮。

2.精確調整的延時函數

課件　使用單片機控制數碼管顯示輸出數字

視頻　使用單片機控制數碼管顯示輸出數字

上例只是實現了一個數字的顯示，如果要讓數碼管從0顯示到9，且每隔50ms就變換一個數字又該怎么編寫程序呢？

將上面課堂練習的代碼簡單修改，在顯示每個數字后添加一個延時函數，就能簡單實現每隔50ms變換一個數字的效果。

這里涉及延時函數實現50ms時間間隔問題。延時函數的實質就是利用單片機每條指令執行的時長固定，且嚴格按時序執行的特點，讓它執行一些毫無意義的語句來耗費一點CPU的時間，以達到延緩系統運行的目的。要實現精確定時，必須依據振蕩頻率計算出機器周期的時長。

下面就介紹如何來精確地設定延時函數。

首先打開Keil，新建一個工程，選擇單片機為AT89C51，晶振頻率為12MHz，如圖3-8所示。

延時函數的代碼如下所示：

在這個延時函數中，會接收一個參數x，它就是要延時的時長，這個函數執行一次大約為0.988ms，十分接近1ms可以近似當作1ms，那么當x為50時，就相當于停頓了50ms。delay（）函數的一次執行時間與晶振的頻率是密切相關的。晶振的頻率越高，delay（）的一次執行時間就越短。

那么又是如何知道這個函數執行一次用了0.988ms呢？原來可以通過Keil的調試運行來觀察程序的執行時間。當程序編寫完成后，單擊工具欄上的按鈕，會出現程序調試窗口，如圖3-9所示。

工具欄上的和分別表示單步執行和跳過函數繼續執行。配合這兩個工具按鈕以及屏幕左側的寄存器欄中的系統運行時間，就可以計算得出執行一次延時函數所需要的時間了。

進入設計程序后，先單擊按鈕，進行單步運行，當程序運行到delay（1）時，記下此時系統運行已經耗用的時間為0.0039100s，接著再單擊按鈕，即已經執行一次delay（1），再記錄一下此時系統的時間為0.00137900s，二者之差為0.988ms。這就是延時函數執行一次所用的時間。

在上述延時函數中，主要通過兩個循環來實現延時，內層循環[for（z=120；z>0；z--）；]是整個延時函數的關鍵，它運行的時間就是執行一次延時的耗時量，通過調整z的初始值，使其無限接近1ms。外層循環就是延時的倍數，與內層循環的時間量相乘，就是延時的時間。所以，上面延時函數執行一次約為0.988ms，欲延時50ms，就需要循環50÷0.988≈50，即這個循環執行50次就接近延時50ms。通過這個計算就可以編寫精確的延時函數了。

下面，請讀者思考一下，當系統晶振分別為6MHz、12MHz時，延時1ms需要設定的循環次數該是多少？

3.C51的數組及應用

【課堂練習】將設定好的延時函數添加到程序，并實現由9到0的數碼倒計時顯示，每個數字間隔50ms。

【分析】仍以圖3-8所示電路原理圖為例，通過前面的介紹，可以很快地寫出如下代碼：

……

觀察上述代碼，可以看出代碼的規律很明顯，都是通過P1口顯示一個數字（只是方框內數字不同）然后再延時，但這樣寫的代碼冗長易錯，工作量也大；應用C51提供的數組結合循環語句則可以有效地減少代碼，使程序可讀性更強，代碼更為精練。

C51中數組是同一數據類型數據的集合。利用數組可以一次性定義多個變量，對這些變量可以采用“數組名[下標]”的方式讀取。將數組與循環相結合，利用循環變量當作數組的下標，就可以在循環當中，遍歷到每一個數組值了。利用這個思路，將段選碼定義為數組，程序執行時，只需要讓P1口按順序讀取數組元素就能達到預期目標了。

定義數組的語法格式：

注意：定義數組時使用code關鍵字表示將該數組存放在程序存儲器空間，因此帶有code的數組元素值不可改變。如數組值在運行中會改變，則不要加code關鍵字。

數組的調用方法：

尤其需要特別提醒的是，C51中數組的下標都是從0開始計數的。如定義一個數組table，含有10個數字，則命令寫為：

ucharcode table[10]={0x6f，0x7f，0x07，0x7d，0x6d，0x66，0x4f，0x5b，0x06，0x3f}；

上面數組中起始的數組元素是table[0]，其內容為0x6f；結束的元素是table[9]，其內容是0x3f，千萬注意上面定義的數組中并不存在table[10]這個元素。

結合for循環，上面的倒計時程序就可簡化為如下片段：

通過上述代碼可以看見，數組配合循環語句后，極大地簡化了代碼，程序的結構也更加清晰，同時還避免了重復書寫過多相同結構代碼帶來的錯誤，提高了編程效率。這種應用方法值得讀者反復練習，并加以熟練運用。