基于STC12C5A60S2系列1T 8051单片机的TM1638键盘数码管模块的数码管显示与TM1638芯片连接的按键的按键值应用

最新推荐文章于 2024-08-17 11:11:25 发布
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分类专栏： STC系列单片机底层驱动层应用层代码实现开发功能的程序框架 文章标签： 51单片机 嵌入式硬件 单片机
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/CWQLTYH/article/details/139226189
这篇博客详细介绍了如何在STC12C5A60S2系列1T 8051单片机上使用TM1638键盘数码管模块，包括模块的特性、管脚定义、按键读取原理、显示控制命令寄存器设置，以及具体的编程和实验现象。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

基于STC12C5A60S2系列1T 8051单片机的TM1638键盘数码管模块的数码管显示与TM1638芯片连接的按键的按键值应用

STC12C5A60S2系列1T 8051单片机管脚图

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STC12C5A60S2系列1T 8051单片机I/O口各种不同工作模式及配置

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STC12C5A60S2系列1T 8051单片机I/O口各种不同工作模式介绍

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TM1638键盘数码管模块概述

TM1638是带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用电路，内部集
成有MCU 数字接口、数据锁存器、LED 高压驱动、键盘扫描等电路。主要应用于冰箱、
空调 、家庭影院等产品的高段位显示屏驱动。

TM1638键盘数码管模块特性说明

• 采用功率CMOS 工艺
• 显示模式 10 段×8 位
• 键扫描（8×3bit）
• 辉度调节电路（占空比8 级可调）
• 串行接口（CLK，STB，DIO）
• 振荡方式：RC 振荡（450KHz+5%）
• 内置上电复位电路
• 采用SOP28封装

TM1638键盘数码管模块管脚定义

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TM1638键盘数码管模块管脚功能说明

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TM1638键盘数码管模块按键读取原理

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TM1638键盘数码管模块按键读取时序

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TM1638键盘数码管模块显示地址寄存器

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TM1638键盘数码管模块键扫数据寄存器

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TM1638键盘数码管模块数据寄存器

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TM1638键盘数码管模块数据命令寄存器

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TM1638键盘数码管模块地址命令寄存器

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TM1638键盘数码管模块显示控制命令寄存器

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TM1638键盘数码管模块数码管串行数据传输

数据接收（写数据）

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数据读取（读数据）

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TM1638键盘数码管模块串行数据地址传输模式时序图

地址自动加1模式时序图

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固定地址模式时序图

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TM1637键盘数码管模块程序设计流程图

地址自动加1模式的程序设计流程图

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固定地址模式的程序设计流程图

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TM1638键盘数码管模块应用电路

TM1638键盘数码管模块驱动共阴数码管硬件电路

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TM1638键盘数码管模块驱动共阳数码管硬件电路

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TM1638键盘数码管模块应用原理图电路

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TM1638键盘数码管模块电气参数

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TM1638键盘数码管模块的数码管显示与TM1638芯片连接的按键的按键值编程

main.c

#include <stc12c5a60s2.h>
#include "Timer0.h"
#include "Key.h"
#include "Digitron.h"
#include "TM1638OfI2C.h"
//#include"intrins.h"
#define uchar unsigned char//自定义无符号字符型为uchar
#define uint unsigned int//自定义无符号整数型为uint

 void PortModeSet()//端口模式设置函数
{
   
   
  P0M1 = 0x00;
  P0M0 = 0x00;
  P1M1 = 0x00;
  P1M0 = 0x00;
  P2M1 = 0x00;
  P2M0 = 0x00;
  P3M1 = 0x00;
  P3M0 = 0x00;
  P4M1 = 0x00;
  P4M0 = 0x00;
 }
 void main()//主函数
{
   
   
  PortModeSet();//端口模式设置函数
//  Uart1Init();//串行口1工作模式1的8位串行口波特率可变初始化函数 波特率为9600bps 晶振为12MHz
  Timer0Init();//定时器0的16位定时模式1用12分频定时2ms初始化函数 晶振为12MHz
  DigitronBootDisplay();//数码管开机显示函数
  TM1638OfI2CInit();//TM1638键盘数码管模块初始化函数 
//  TM1637AutomaticDisplay();//TM1637键盘数码管模块自动显示函数
  while(1)//主循环
 {
   
    
   KeyScanResult();//按键扫描结果函数
  }
 }

TM1638OfI2C.c

#include "TM1638OfI2C.h"
//#include "Key.h"
//#include "Digitron.h"
#include"intrins.h"
#define uchar unsigned char//自定义无符号字符型为uchar
#define uint unsigned int//自定义无符号整数型为uint

 void TM1638OfI2CWriteByte(uchar Data)//TM1638键盘数码管模块写字节函数
{
   
   
  uchar i;//声明字节位个数变量
  for (i = 0; i < 8; i++)//循环字节位个数
 {
   
   
   TM1638CLK = 0;//拉低TM1638键盘数码管模块时钟线端口 让TM1638键盘数码管模块进行输出字节某位操作
   TM1638DIO =  Data & 0x01;//取出该数据的字节最低位 如何取出该数据的字节最低位？为什么是&0x01？而不是|0x01？以两个数据的字节来说明 如：0000 0010 和 0000 0011 它们的最低位分别为0和1 &0x01后是0和1 也是它们的最低位0和1 如果|0x01后都是1 就再也不是它们原来的最低位0和1 
   Data >>= 1;//取出该数据的字节最低位后 剩余字节往右移一位 形成新的数据的字节
   TM1638CLK = 1;//拉高TM1638键盘数码管模块时钟线端口 结束TM1638键盘数码管模块输出字节某位操作
  }
 }
 
 void TM1638OfI2CWriteCommand(uchar Command)//TM1638键盘数码管模块写命令函数
{
   
   
  TM1638STB = 0;//拉低TM1638键盘数码管模块片选线端口 让TM1638键盘数码管模块进行写操作
  TM1638OfI2CWriteByte(Command);//通过TM1638键盘数码管模块写字节函数来写命令
  TM1638STB = 1;//拉高TM1638键盘数码管模块片选线端口 结束TM1638键盘数码管模块写操作
 }

 void TM1638OfI2CWriteData(uchar Address,uint Data)//TM1638键盘数码管模块写数据函数 在指定的显示地址写入数据
{
   
   
  TM1638STB = 0;//拉低TM1638键盘数码管模块片选线端口 让TM1638键盘数码管模块进行写操作
  TM1638OfI2CWriteByte(0x00 | Address);//通过TM1638键盘数码管模块写字节函数来写显示地址
  TM1638OfI2CWriteByte(Data);//通过TM1638键盘数码管模块写字节函数来写数据
  TM1638STB = 1;//拉高TM1638键盘数码管模块片选线端口 结束TM1638键盘数码管模块写操作
 }

 uchar TM1638OfI2CReadByte()//TM1638键盘数码管模块读字节函数
{
   
   
  uchar i;//声明字节位个数变量
  uchar ByteData = 0;//声明字节数据变量
  TM1638DIO = 1;//拉高TM1638键盘数码管模块数据线端口 读入数据
  for(i = 0; i < 8; i++)//循环字节位个数
 {
   
   
   ByteData >>= 1;//字节数据往右移一位 形成新的数据的字节 如：1010 1010 右移一位 变为0101 0101
   TM1638CLK = 0;//拉低TM1638键盘数码管模块时钟线端口 让TM1638键盘数码管模块进行读取字节某位操作
   if(TM1638DIO)//判断TM1638键盘数码管模块数据线端口是否为高电平
   ByteData |= 0x80;//置该数据的字节最高位为1 其余位不变 如何置该数据的字节最高位为1？为什么是|=0x80？而不是&=0x80？以两个数据的字节来说明 如：0100 0000 和 1000 0000 它们的最高位分别为0和1 |=0x80后都是1 也是它们的最高位都置为1 如果&=0x80后最高位分别是0和1 就再也不是它们原来的最高位都置为1 
   TM1638CLK = 1;//拉高TM1638键盘数码管模块时钟线端口 结束TM1638键盘数码管模块读取字节某位操作
  }
  return ByteData;//返回字节数据
 }

 uchar TM1638OfI2CReadKey()//TM1638键盘数码管模块读按键函数
{
   
   
  uchar KeyByteArrary[4];//声明按键字节值数组变量
  uchar i;//声明按键字节值数组个数变量 
  uchar KeyValue = 0;//声明按键数值变量
  TM1638STB=0;//拉低TM1638键盘数码管模块片选线端口 让TM1638键盘数码管模块进行读操作
  TM1638OfI2CWriteByte(0x42); //设置TM1638键盘数码管模块的数据命令寄存器 写键扫数据命令 注意：这里要先写完4个字节键值才能将TM1638STB置1 否则写键值无效
  for (i = 0; i < 4; i++)//循环按键字节值数组中字节值个数 共有4个按键字节值
  KeyByteArrary[i] = TM1638OfI2CReadByte();//发送TM1638ReadByte(0x42)读键扫数据命令后 开始读取按键数据BYTE1—BYTE4共4个字节 从低位开始读取数据 TM1638键盘数码管模块上的K和KS引脚对应的按键按下时 相对应的按键字节值内的字
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07-21
<think>首先，用户的问题是关于基于51单片机的项目：实现方波频率检测、按键控制LED移位及闪烁频率、数码管显示功能。具体需求是： - 检测P3.0口的方波频率。 - 使用K1键控制LED右移，并根据频率闪烁不同次数。 - 数码管显示0-5。 用户提到了参考站内引用，但引用的内容是关于TM1637键盘数码管模块的，可能与数码管显示相关，但用户的需求更广泛。我需要基于这个引用，但用户说“上述引用仅供参考”，所以我应该主要关注用户的实际需求。 系统级指令要求： - 所有行内数学表达式使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 在回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识，例如[^1]。 回答结构要清晰，帮助用户逐步解决问题，保证真实可靠。 用户的需求分解： 1. **方波频率检测**：检测P3.0口的方波频率。这通常涉及定时器/计数器。 2. **按键控制LED移位**：K1键控制LED右移。LED可能连接到某个端口，比如P1口。 3. **LED闪烁频率**：LED闪烁频率根据检测到的方波频率变化，闪烁不同次数。 4. **数码管显示**：显示0-5。可能使用数码管模块，如用户提到的TM1637，但用户需求是显示0-5，所以可能是简单的数码管显示。 用户提到“数码管显示0-5”，可能意味着显示数字0到5，或者是显示频率值？用户说“数码管显示0-5”，结合上下文，可能是显示一个数字，比如当前状态或频率值，但用户指定了0-5，所以或许是一个范围或模式。 回顾用户问题：“数码管显示0-5” – 可能意味着显示数字0、1、2、3、4、5中的某一个，或者是循环显示？但用户没有指定细节。我需要澄清。 在回答中，我应该逐步设计解决方案。 核心组件： - **51单片机**：如STC89C52或类似，但用户提到STC12C5A60S2，从引用中可以看出，这是1T 8051单片机。 引用[^1]是关于TM1637键盘数码管模块的，描述了其特性：显示模式10段×8位、键扫描（8×3bit）、串行接口（CLK, STB, DIO）等。用户想用数码管显示，所以可能使用这个模块。 用户说“数码管显示0-5”，可能使用TM1637模块来显示数字。 另外，按键控制：K1键控制LED右移。用户提到“TM1637键盘数码管模块的按键”，所以按键可能来自TM1637模块。 引用中：“TM1637键盘数码管模块的数码管显示与TM1637芯片连接的按键的按键值”，所以模块有数码管和按键。 因此，我可以建议使用TM1637模块来实现数码管显示和按键输入。 项目总结： - 检测P3.0的方波频率。 - 使用K1键（可能来自TM1637或外部）控制LED右移。 - LED闪烁频率基于检测到的方波频率。 - 数码管显示一些信息，用户说“显示0-5”，可能显示当前频率或状态。 用户说“数码管显示0-5”，这有点模糊。或许在上下文中，它是显示数字0到5，对应于LED的位置或频率范围？我需要假设。 为了清晰，在回答中，我可以定义数码管显示检测到的频率值，或者显示一个计数器。 但用户指定“显示0-5”，所以可能显示一个数字从0到5。 或许在按键控制LED移位时，数码管显示当前LED位置（0到5）。 例如，LED从P1.0到P1.7，右移时，位置0到7，但用户说0-5，所以可能只有6个LED？需要指定。 51单片机通常有8位端口，所以LED可能连接到P1口，8个LED。 但用户说“LED移位”，并“显示0-5”，或许数码管显示LED索引从0到5？但索引0到7是8个位置。 用户说“数码管显示0-5”，可能意味着显示数字0、1、2、3、4、5，或许是频率分档。 为了简化，假设数码管显示一个数字，表示当前状态。 在回答中，我应该定义硬件连接。 建议硬件： - 方波输入：P3.0（T0或T1引脚，用于计数器）。 - LED：连接到P1口，8个LED。 - 按键：K1键，可能连接到P3.2（外部中断0）或使用TM1637的按键。 - 数码管：使用TM1637模块，通过串行接口连接。 从引用，TM1637有CLK、STB、DIO引脚，可以连接到单片机的任意IO。 TM1637也支持键扫描，所以按键可以通过TM1637读取。 所以，整体方案： - 使用定时器/计数器检测P3.0的方波频率。 - 使用TM1637显示数码管，显示频率值或其他。 - 使用TM1637的按键或外部按键作为K1。 - LED闪烁基于频率。 逐步设计： 1. **频率检测**：使用Timer0或Timer1在计数器模式。配置为计数外部脉冲，然后定时测量时间或直接计算频率。 例如，使用门控方式或中断方式。 数学：频率$f = \frac{N}{T}$，其中N是脉冲计数，T是时间间隔。 在代码中实现。 2. **按键控制**：K1键用于LED右移。当按下K1时，LED模式右移一位。 LED初始状态：或许P1.0亮，其他灭。 右移：每次按键，LED亮的位置右移，如从P1.0到P1.1，依此类推。 用户说“控制LED右移”，并“根据频率闪烁不同次数”，所以LED不仅移位，还闪烁。 闪烁频率基于检测到的方波频率。 例如，闪烁次数与频率成正比。 3. **LED闪烁**：根据频率闪烁不同次数。或许在移位后，当前LED根据频率闪烁。 闪烁次数：例如，频率高时闪烁次数多。 需要定义映射关系。 4. **数码管显示**：显示0-5。或许显示当前LED位置（0到7）或频率值。但用户指定0-5，所以可能显示一个数字0到5，表示状态。 假设数码管显示当前频率范围或LED索引。 为了简单，让数码管显示检测到的频率值，但频率可能很大，所以需要缩放或显示部分。 用户说“显示0-5”，所以可能显示一个整数0到5，对应于频率分档。 例如，频率在0-100Hz时显示0，100-200Hz显示1，等等。 但用户没有指定，我需要定义。 在回答中，我可以提供伪代码或C代码。 使用中文回答。 生成相关问题。 引用：在回答中，如果引用段落，添加[^1]。引用是关于TM1637的，所以当提到数码管或按键时，可以引用。 回答结构： - 介绍整体方案。 - 分步实现：频率检测、按键处理、LED控制、数码管显示。 - 提供代码示例。 - 生成相关问题。 代码部分：由于涉及多个功能，代码可能较长，但可以提供关键部分。 首先，定义引脚和变量。</think>以下是针对您基于51单片机（如STC12C5A60S2系列）实现方波频率检测、按键控制LED移位及闪烁频率、数码管显示功能的完整解决方案。我将基于您的需求逐步设计，确保结构清晰、真实可靠。您的需求包括： - 检测P3.0口的方波频率。 - K1键控制LED右移（LED连接到P1口），并根据检测到的频率使当前LED闪烁不同次数。 - 数码管显示0-5（这里我假设数码管显示当前LED位置索引0-7，但您指定“0-5”，因此我将映射到0-5的显示范围，例如频率分档或LED位置简化显示；实际中可调整）。 硬件参考： - **单片机**：STC12C5A60S2（1T 8051，高性能，内置定时器/计数器）。 - **方波输入**：P3.0（T0引脚，用于计数器模式）。 - **LED阵列**：连接到P1口（8位，P1.0-P1.7），初始状态P1.0亮（位置0）。 - **按键K1**：使用TM1637键盘数码管模块的按键（通过键扫描获取按键值），模块的CLK、STB、DIO引脚连接到单片机任意IO（如P2.0-P2.2）。TM1637支持8×3键扫描，可读取K1键值[^1]。 - **数码管显示**：使用TM1637模块（10段×8位显示），用于显示数字0-5（例如，显示频率分档值或LED位置）。 - **其他**：TM1637模块内置辉度调节和串行接口，简化设计[^1]。 整体方案： 1. **频率检测**：使用Timer0计数器模式测量P3.0方波频率。公式：$f = \frac{N}{T}$，其中$N$是脉冲计数，$T$是定时时间（例如1秒）。 2. **按键处理**：K1键触发外部中断或轮询，实现LED右移（位置索引0-7循环）。 3. **LED闪烁**：基于检测频率，使当前LED闪烁次数变化（频率越高，闪烁次数越多）。 4. **数码管显示**：显示0-5，映射规则：将频率分档（例如0-100Hz档显示0，100-200Hz显示1，以此类推）或LED位置简化（位置0-1显示0，2-3显示1，4-5显示2，6-7显示3；剩余显示4-5备用）。 ### 分步实现 我将用C语言（Keil uVision兼容）编写关键代码。代码包括初始化、频率检测、按键中断、LED控制、数码管显示。 #### 1. 初始化设置 包括定时器、中断、TM1637模块和全局变量定义。 ```c #include <STC12C5A60S2.H> #include <intrins.h> // 定义TM1637引脚（假设连接P2.0-P2.2） sbit TM1637_CLK = P2^0; sbit TM1637_STB = P2^1; sbit TM1637_DIO = P2^2; // 全局变量 unsigned int frequency = 0; // 检测到的频率（Hz） unsigned char led_position = 0; // LED当前位置（0-7） unsigned char display_value = 0; // 数码管显示值（0-5） // TM1637初始化函数[^1] void TM1637_Init() { TM1637_STB = 1; TM1637_CLK = 1; } // 向TM1637发送数据 void TM1637_Write(unsigned char data) { unsigned char i; TM1637_STB = 0; for (i = 0; i < 8; i++) { TM1637_CLK = 0; TM1637_DIO = (data & 0x01) ? 1 : 0; _nop_(); TM1637_CLK = 1; data >>= 1; } TM1637_CLK = 0; TM1637_DIO = 1; // 释放DIO TM1637_CLK = 1; TM1637_STB = 1; } // 数码管显示函数（显示0-5） void Display_Number(unsigned char num) { // TM1637显示数字（简化：只显示一位，地址0x00） TM1637_Write(0x40); // 写数据命令 TM1637_Write(0xC0); // 地址0x00 TM1637_Write(num); // 数字0-5的段码（0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D） TM1637_Write(0x8F); // 显示开，辉度8级 } // 定时器0初始化（计数器模式） void Timer0_Init() { TMOD &= 0xF0; // 设置Timer0为模式1（16位计数器） TMOD |= 0x05; // 计数器模式，门控由TR0控制 TH0 = 0; // 初始计数0 TL0 = 0; TR0 = 1; // 启动Timer0 } // 外部中断0初始化（用于K1按键） void INT0_Init() { IT0 = 1; // 边沿触发 EX0 = 1; // 使能INT0中断 EA = 1; // 全局中断使能 } ``` #### 2. 频率检测 使用Timer0计数P3.0脉冲，结合定时器1计时1秒计算频率。公式：$f = \frac{N}{T}$，其中$T = 1$秒。 ```c // 定时器1初始化（计时1秒） void Timer1_Init() { TMOD &= 0x0F; TMOD |= 0x10; // Timer1模式1 TH1 = 0x3C; // 50ms定时（晶振11.0592MHz） TL1 = 0xB0; ET1 = 1; // 使能Timer1中断 TR1 = 1; // 启动Timer1 } unsigned int pulse_count = 0; unsigned int time_count = 0; // Timer1中断服务程序（每50ms中断一次） void Timer1_ISR() interrupt 3 { TH1 = 0x3C; // 重装初值 TL1 = 0xB0; time_count++; if (time_count >= 20) { // 20*50ms=1秒 frequency = TH0 * 256 + TL0; // 读取Timer0计数值 TH0 = 0; // 重置计数器 TL0 = 0; time_count = 0; pulse_count = frequency; // 存储频率值 // 数码管显示0-5：基于频率分档（示例：0-100Hz=0, 100-200Hz=1, ..., 500-600Hz=5） if (pulse_count <= 100) display_value = 0; else if (pulse_count <= 200) display_value = 1; else if (pulse_count <= 300) display_value = 2; else if (pulse_count <= 400) display_value = 3; else if (pulse_count <= 500) display_value = 4; else display_value = 5; Display_Number(display_value); // 更新数码管 } } ``` #### 3. 按键控制LED右移 K1键触发外部中断0，实现LED右移（位置0-7循环）。每次按键，LED位置增加1（到7后回0）。 ```c // 外部中断0服务程序（K1按键） void INT0_ISR() interrupt 0 { led_position++; // 位置右移 if (led_position > 7) led_position = 0; P1 = (1 << led_position); // 更新LED（例如，位置0: P1=0x01） // 根据频率闪烁当前LED（在main中实现） } ``` #### 4. LED闪烁控制 基于检测频率，使当前LED闪烁。闪烁次数与频率成正比（例如，频率每100Hz增加1次闪烁）。在main循环中实现。 ```c void LED_Blink() { unsigned char i, blink_count; // 计算闪烁次数（示例：频率/100，最小1次） blink_count = frequency / 100; if (blink_count < 1) blink_count = 1; if (blink_count > 10) blink_count = 10; // 限制次数 for (i = 0; i < blink_count; i++) { P1 |= (1 << led_position); // LED亮 Delay_ms(200); // 延时200ms P1 &= ~(1 << led_position);// LED灭 Delay_ms(200); } P1 = (1 << led_position); // 恢复常亮 } // 简单延时函数 void Delay_ms(unsigned int ms) { unsigned int i, j; for (i = 0; i < ms; i++) for (j = 0; j < 120; j++); } ``` #### 5. 主函数 整合所有功能，初始化并循环检测。 ```c void main() { TM1637_Init(); // 初始化TM1637 Timer0_Init(); // 初始化Timer0（计数器） Timer1_Init(); // 初始化Timer1（定时器） INT0_Init(); // 初始化外部中断 P1 = 0x01; // 初始LED：P1.0亮 while (1) { // 主循环：持续闪烁当前LED（基于频率） LED_Blink(); // 其他任务（如按键轮询备用，但中断已处理） } } ``` ### 关键说明 - **频率检测精度**：使用Timer0计数和Timer1定时，精度取决于晶振（建议11.0592MHz）。公式$f = \frac{N}{T}$确保可靠测量（$T=1$秒时，误差±1Hz）。 - **LED闪烁**：闪烁次数与频率线性相关（您可调整映射规则）。闪烁时LED灭亮交替，不影响移位。 - **数码管显示0-5**：我定义为频率分档显示（如0-100Hz→0），但您可改为显示LED位置（0-7映射到0-5：位置0-1→0, 2-3→1, 4-5→2, 6-7→3, 其他值显示4-5）。 - **TM1637使用**：模块简化数码管和按键设计，通过串行接口通信。键扫描可读取K1值（例如，定义K1对应某个键值）[^1]。 - **性能优化**：STC12C5A60S2是1T单片机，速度快，中断响应及时。 ### 注意事项 - **硬件连接**：确保P3.0输入方波（0-5V），TM1637模块正确接线（VCC、GND、CLK、STB、DIO）。LED加限流电阻。 - **调试建议**：先用示波器验证P3.0方波；测试按键中断；逐步调试闪烁逻辑。 - **扩展性**：如需显示实际频率值（非0-5），可修改TM1637显示多位数（但需处理数据转换）。
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