10天学会嵌入式技术之51单片机-day-2

第七章 静态数码管显示

7.1需求分析

这一案例，我们让右边数码管的左 1 位显示数字 1。

7.2 硬件设计

7.2.1 PCB原理图

7.2.2 74HC138（解码器）

（1）实物图、原理图、封装

7.2.3 74HC245N（缓冲器、驱动器）

（1）实物图、原理图、封装

7.2.4 数码管简介

（1）数码管 4 位 0.36 英寸红色 共阴极

（2）实物图、原理图、封装

（3）数码管原理

数码管原理图在 PCB 原理图中是没有的，需要查询这个元件的规格。我们打开立创商
城，搜索 SR420361N，查看其手册（直达链接：点我下载），可以看到如下原理图：
 

P0 段为段选信号，控制单个数码管显示的内容；P13、P14、P15 为片选信
号，控制哪一位数码管发光。下面的表格为速查表：

想显示小数点的话，需要在原来的基础上加上 0x80。

7.3 软件设计

7.3.1 实现思路

为了实现当前需求，需要考虑两点，分别是显示位置和显示内容。确定显示位置称为
数码管的位选，确定显示内容称为数码管的段选，下面逐一分析。

（1）数码管的位选

根据原理图可知，数码管的位选通过 74HC138 芯片控制，更具体的说，是通过单片机
的 P13、P14、P15 引脚控制，具体的对应关系如下

（2）数码管的段选

根据原理图可知，数码的段选通过单片机的 P00~P07 这 7 个引脚控制，具体的对应关
系如下。

7.3.2 代码实现

#include<STC89c5xRC.H> //包含STC89c52的头文件

#define SMG_EN P36

//增加自定义类型，简化代码编写
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;

//数0-9的编码
static u8 s_digital_code[10]={
    0x3F, // 0
    0x06, // 1
    0x5B, // 2
    0x4F, // 3
    0x66, // 4
    0x6D, // 5
    0x7D, // 6
    0x07, // 7
    0x7F, // 8
    0x6F // 9
};
* @brief 内部方法，让数码管某一位显示特定数字
*
* @param dig 片选, 从左到右[0-7]
* @param num 显示想要的数字编码
*/
void DigitalTube_DisplaySingle(u8 dig, u8 num)
{
// 清理上一次显示
    P0 = 0;
// 首先片选 dig
    P1 &= 0xC7;
    dig <<= 3;
    P1 |= dig;
    P0 = num;
}

void main()
{
// 打开数码管总开关
    SMG_EN = 0;
// 让 DIG5 显示 1,由于 5 的 138 解码器对应的二进制是 100，也就是 4，所以 5-1
    DigitalTube_DisplaySingle(5 - 1, s_digit_codes[1]);
// 卡住程序
    while (1);
}

7.3 数码管动态显示

7.3.1 需求描述

显示 8 位以内的任意整数，要求靠右显示，具体效果如下图所示。

7.3.2 软件设计

7.3.2.1 实现思路

目前我们已经能够在 8 位数码管的任一位置显示任一数字了，所以要想同时显示多位
置数字，我们只需提前规划好在哪一位显示哪个数字，然后快速的循环显示即可，下面举
例说明。

7.3.2.2 代码实现

#include <STC89C5xRC.H> //包含 STC89C52 的头文件
#include <INTRINS.H>
#define SMG_EN P36
// 增加自定义类型，简化代码编写
    typedef unsigned char u8;
    typedef unsigned int u16;
    typedef unsigned long u32;
// 数码管显示缓存
    static u8 s_digital_buffer[8];
// 数字 0-9 的编码
    static char s_digital_codes[10] = {
        0x3F, // 0
        0x06, // 1
        0x5B, // 2
        0x4F, // 3
        0x66, // 4
        0x6D, // 5
        0x7D, // 6
        0x07, // 7
        0x7F, // 8
        0x6F // 9
};
void DigitalTube_Refresh();
void DigitalTube_DisplayNum(u32 num);
void main()
{
// 打开数码管总开关
    SMG_EN = 0;
// 让数码管显示 12345678
    DigitalTube_DisplayNum(12345678);
// 不断刷新数码管
    while (1)
    {
        DigitalTube_Refresh();
    }
}
/**
* @brief 将要显示的数字写进数码管的缓存
*
* @param num 要显示的数字
*/
void DigitalTube_DisplayNum(u32 num)
{
    u8 i;
// 将显存清零
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        s_digital_buffer[i] = 0;
    }
    // 如果待展示的数字为 0，直接展示
    if (!num)
    {
        s_digital_buffer[7] = s_digital_codes[0];
        return;
    }
// 赋值显存
    i = 7;
    while (num > 0)
{
// 对显存赋值，如果 num 是 12345，则 s_digital_buffer[]里面依次存储
    0,0,0,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D
    s_digital_buffer[i] = s_digital_codes[num % 10];
    i--;
    num /= 10;
    }
}
void Delay1ms(u16 count) //@11.0592MHz
{
    u8 i, j;
    while (count > 0)
    {
        count--;
        _nop_();
            i = 2;
        j = 199;
        do
        {
            while (--j);
        } while (--i);
    }
}
/**
* @brief 让数码管的某一位显示特定的组合
*
* @param dig 片选，取值范围[0-7]
* @param dat 段选信号
*/
static void DigitalTube_DisplaySingle(u8 dig, u8 dat)
{
// 关掉当前数码管
    P0 = 0;
// 完成片选
    P1 &= 0xC7; // 置零
    dig <<= 3; // 左移
    P1 |= dig;
// 段选
    P0 = dat;
}

void DigitalTube_Refresh()
{
    u8 i;
// 依次刷新 8 位数码管
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
    DigitalTube_DisplaySingle(i, s_digital_buffer[i]);
// 延时增加占空比
    Delay1ms(1);
    }
}

第 8 章 模块化编程

8.1 编码规范

随着我们的代码越来越复杂，我们的 main.c 越来越长，阅读性也越来越差。如果将来
开始做项目，我们可能要同时操作好几个模块，这种情况下我们无法再把代码写到同一个
文件，而是要分模块管理代码。具体实现方法，就是将源码按照不同功能和模块，拆成若
干部分源码，再用头文件相互引用。

8.2 数码管项目改造

8.2.1 常规定义和通用方法

我们可以将常用的宏定义和方法定义在专门的头文件和源文件，并将其置于 Com 目录。

(1)Com_Util.h

#ifndef __COM_UTIL_H__
#define __COM_UTIL_H__

typedef unsigned char u8;
typedef unsigned char u16;
typedef unsigned long u32;

void Com_Util_

(2)Com_Util.c

#include "Com_Util.h"
#include <INTRINS.H>

void Com_Util_Delay1ms(u16 count)
{
    u8 i, j;
    while (count > 0) {
        count--;
        _nop_();
        i = 2;
        j = 199;
        do {
            while (--j);
        } while (--i);
    }
}

8.2.2 数码管驱动

(1）Int_DigitalTube.h

#ifndef __INT_DIGITALTUBE_H__
#define __INT_DIGITALTUBE_H__
#define SMG_EN P36
#define LED_EN P34

#include "Com_Util.h"

void Int_DigitalTube_Init();
void Int_DigitalTube_DisplayNum(u32 num);
void Int_DigitalTube_Refresh();

#endif /* __INT_DIGITALTUBE_H__ */

(2）Int_DigitalTube.c

#include "Int_DigitalTube.h"
#include <STC89C5xRC.H>

// 数字0-9的编码
static u8 s_codes[10] = {
    0x3F, // 0
    0x06, // 1
    0x5B, // 2
    0x4F, // 3
    0x66, // 4
    0x6D, // 5
    0x7D, // 6
    0x07, // 7
    0x7F, // 8
    0x6F  // 9
};

static u8 s_buffer[8];

void Int_DigitalTube_Init()
{
    SMG_EN = 0;
    LED_EN = 0;
}

/**
 * @brief 内部方法，让数码管某一位显示特定数字
 *
 * @param position 片选, 从左到右[0-7]
 * @param num_code 显示想要的数字编码
 */
static void Int_DigitalTube_DisplaySingle(u8 position, u8 num_code)
{
    P0 = 0x00;
    // 位选：P15 P14 P13
    position <<= 3;
    P1 &= 0xC7;
    P1 |= position;

    // 段选：P0
    P0 = num_code;
}

void Int_DigitalTube_DisplayNum(u32 num)
{
    u8 i;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        s_buffer[i] = 0x00;
    }

    if (num == 0) {
        s_buffer[7] = s_codes[0];
        return;
    }

    i = 7;
    while (num > 0) {
        s_buffer[i] = s_codes[num % 10];
        num /= 10;
        i--;
    }
}

void Int_DigitalTube_Refresh()
{
    u8 i;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        Int_DigitalTube_DisplaySingle(i, s_buffer[i]);
        Com_Util_Delay1ms(1);
    }
}

(3) main.c

#include "Int_DigitalTube.h"

void main()
{
    Int_DigitalTube_Init();
    Int_DigitalTube_DisplayNum(-2345678);
    while (1) {
        Int_DigitalTube_Refresh();
    }
}