3.6　集成式數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示

集成式數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示電路圖3-7所示。在該仿真電路運(yùn)行時(shí)，集成式數(shù)碼管“同時(shí)”顯示多個(gè)不同字符。本案例程序設(shè)計(jì)使用了集成式數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示技術(shù)。為將年、月、日的顯示分開，在該仿真電路中未使用元器件庫提供的8位集成式共陽數(shù)碼管，而是選用了一組4位及兩組2位的共陽集成式數(shù)碼管，并將其拼裝成一組“8位集成式”數(shù)碼管。在拼裝時(shí)，要注意“段引腳并聯(lián)、位引腳分立”。

1. 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試

1）集成式數(shù)碼管簡介

本案例仿真電路中顯示“年”時(shí)，使用了4位集成式七段藍(lán)色共陽數(shù)碼管（7SEG-MPX4-CA-BLUE）。其中，CA表示共陽，MPX4表示4位復(fù)用。第一組4位集成式數(shù)碼管是共陽的，從“縱向”看，任意一個(gè)數(shù)碼管內(nèi)A～G、DP各段的陽極連接在一起，4只數(shù)碼管分別引出共陽極1、2、3、4（或稱C1～C4）；從“橫向”看，4只數(shù)碼管共有4個(gè)A段，所有A段的陰極引腳并聯(lián)在一起，B、C、D、E、F、G、DP陰極也分別“橫向”并聯(lián)，分別引出段引腳A～G、DP。

根據(jù)上述構(gòu)造可知，任何時(shí)候發(fā)送的段碼都會(huì)傳送給所有數(shù)碼管的各段，管段是否被點(diǎn)亮取決于數(shù)碼管的共陽極1～4（或稱C1～C4）是否連接高電平。如果它們同時(shí)連接高電平，則所發(fā)送的數(shù)字將同時(shí)顯示在4只數(shù)碼管上。如果各數(shù)碼管要分別獨(dú)立顯示，顯然不能讓所有位引腳同時(shí)為高電平。

后兩組顯示“月”與“日”的2位集成式數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與第一組4位集成式數(shù)碼管相似。在本案例仿真電路中，3組集成式數(shù)碼管的段引腳全部并聯(lián)，從邏輯上看，它們相當(dāng)于一個(gè)8位的集成式共陽數(shù)碼管。

2）集成式數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描程序設(shè)計(jì)

仿真電路中，集成式數(shù)碼管共陽極分別與8只8050（NPN）三極管射極相連，集電極接高電平。若要選通某個(gè)數(shù)碼管位引腳，只要在相應(yīng)的連接NPN三極管基極的P2引腳輸出高電平。程序運(yùn)行時(shí)，任意時(shí)刻只能有一只數(shù)碼管的位引腳（共陽極）連接+5V。當(dāng)P0輸出段碼時(shí)，相應(yīng)數(shù)字將只會(huì)顯示在對應(yīng)的那個(gè)數(shù)碼管上。在依次循環(huán)選通8位數(shù)碼管中的每一個(gè)時(shí)，即可逐個(gè)顯示每位數(shù)字。

例如，要在最左邊的數(shù)碼管上顯示數(shù)字，對于仿真電路中的共陽數(shù)碼管，其位引腳1（或稱C1）要連接+5V。當(dāng)P1.0引腳值為1，即P1端口輸出位碼00000001時(shí)，三極管Q1飽和導(dǎo)通，對應(yīng)數(shù)碼管共陽極連接+5V；不難看出，為顯示下一位數(shù)字，P1端口必須輸出位碼00000010。

主程序中的for循環(huán)通過P1=1 << i逐一發(fā)送位碼。當(dāng)i取值為0～7時(shí)，P1分別輸出位碼00000001，00000010，00000100，…，10000000。在第i只共陽數(shù)碼管被選通，結(jié)合對應(yīng)輸出的段碼，相應(yīng)的數(shù)字將顯示在對應(yīng)的第i只數(shù)碼管上。

對于集成式數(shù)碼管，任何時(shí)候發(fā)送的段碼會(huì)被所有數(shù)碼管收到。如果仿真電路中所有共陽數(shù)碼管的位碼均為1（即11111111，也就是0xFF），則所有數(shù)碼管都會(huì)顯示同一字符。為使不同數(shù)碼管顯示不同字符，主程序使用了集成式數(shù)碼管顯示常用的動(dòng)態(tài)掃描顯示技術(shù)。在選通第一只數(shù)碼管時(shí)，發(fā)送第一個(gè)數(shù)字的段碼，選通第二只數(shù)碼管時(shí)發(fā)送第二個(gè)數(shù)字的段碼，以此類推，每次僅選通一只數(shù)碼管，發(fā)送對應(yīng)的段碼。

如果切換選通下一個(gè)數(shù)碼管并發(fā)送相應(yīng)段碼的時(shí)間間隔非常短，視覺惰性將使人感覺不到字符是一個(gè)接一個(gè)顯示在不同數(shù)碼管上的，而會(huì)覺得所有字符是很穩(wěn)定地“同時(shí)”顯示在不同數(shù)碼管上，這就是人的視覺暫留特征。在控制切換延時(shí)時(shí)長的時(shí)候，要注意設(shè)置掃描頻率高于視覺暫留頻率16～20Hz。電影膠片正是采取了24張/s的播放速度，才使觀眾覺察不到人物或景色是一幀一幀顯示出來的，相反會(huì)覺得畫面非常連貫，沒有任何抖動(dòng)或閃爍感。

主函數(shù)中的for循環(huán)是控制數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示的核心部分，根據(jù)數(shù)碼管輸出控制經(jīng)驗(yàn)，可采取兩種可靠方式輸出，這樣可以有效解決亂碼現(xiàn)象或無顯示現(xiàn)象。

方式1：先暫時(shí)關(guān)閉段碼，然后再發(fā)送位碼和段碼，該順序簡稱為“段、位、段”；

方式2：先暫時(shí)關(guān)閉位碼，然后再發(fā)送段位和位碼，該順序簡稱為“位、段、位”。

兩種方式均首先暫時(shí)關(guān)閉段碼（或位碼），然后再發(fā)送位碼、段碼（或段碼、位碼）。

對于集成式數(shù)碼管，其位碼輸出通常使用以下兩種方法。

方法1：使用位碼表。

使用該方法時(shí)要首先在程序中單獨(dú)建立數(shù)碼管位碼表，對于所設(shè)計(jì)的仿真電路有：

有了位碼表以后，主函數(shù)中發(fā)送位碼的語句P1=1<<i即可改成P1=Scan_BITs[i]。

方法2：使用位運(yùn)算符（<<、>>、～）。

對于共陽數(shù)碼管，可使用1<<i得到位碼字節(jié)，當(dāng)i取值為0～7時(shí)，輸出序列為00000001，00000010，…，10000000，可依次選通8位共陽數(shù)碼管中的每一個(gè)。

對于共陰數(shù)碼管，則可使用～（1<<i），輸出序列為11111110，11111101，…，01111111，可依次選通共陰數(shù)碼管中的每一個(gè)。

此外，還可以使用0x80>>i和～（0x80>>i），其差別是掃描順序剛好相反。

要注意，如果端口不是直接連接數(shù)碼管位引腳的，而是通過NPN或PNP三極管控制位引腳的，位碼輸出序列要由三極管的開關(guān)控制碼決定。

本案例程序使用了方法2列出的數(shù)碼管掃描方法，通過單條語句實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。

2. 實(shí)訓(xùn)要求

① 將代碼中delay_ms（4）語句的參數(shù)修改為10、20或100并編譯運(yùn)行，觀察會(huì)出現(xiàn)什么樣的效果。

② 改用位碼表Scan_BITs實(shí)現(xiàn)對集成式數(shù)碼管的位碼控制。

3. 源程序代碼