大家好， 通過(guò)前一期的學(xué)習(xí)， 我們已經(jīng)對(duì)ICD2 仿真燒寫(xiě)器和增強(qiáng)型PIC 實(shí)驗(yàn)板的使用方法及學(xué)習(xí)方式有所了解與熟悉，學(xué)會(huì)了如何用單片機(jī)來(lái)控制發(fā)光管、繼電器、蜂鳴器、按鍵等資源，體會(huì)到了學(xué)習(xí)板的易用性與易學(xué)性，特別是當(dāng)自己次動(dòng)手編程點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光管時(shí)，相信對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，一定很興奮，很有成就感吧！現(xiàn)在我們就趁熱打鐵，再向上跨一步，一起來(lái)學(xué)習(xí)一下數(shù)碼管的工作原理及使用方法，這一期實(shí)驗(yàn)將會(huì)更具生動(dòng)性。

　　說(shuō)到七段數(shù)碼管，它在家電及工業(yè)控制中有著很廣泛的應(yīng)用， 例如用來(lái)顯示溫度、數(shù)量、重量、日期、時(shí)間等，具有顯示醒目、直觀的優(yōu)點(diǎn)。在一般的人機(jī)對(duì)話中，輸入器件一般都是以按鍵為主，但輸出器件則以數(shù)碼管或LCD 為主。數(shù)碼管作為一種應(yīng)用十分普遍的顯示器件，可以在各種各樣的設(shè)備上見(jiàn)到，如圖1 所示就是某數(shù)字表頭顯示時(shí)候的效果圖。它很適合用在對(duì)價(jià)格、亮度等條件比較敏感，同時(shí)基本上只要求顯示數(shù)字量的時(shí)候，所以在數(shù)據(jù)顯示，定時(shí)控制等場(chǎng)合用得很多。常見(jiàn)的數(shù)碼管實(shí)物如圖2 所示。

圖1 數(shù)碼管顯示效果圖

圖2 數(shù)碼管實(shí)物圖

　　首先，我們先對(duì)相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行一番了解。

　　我們可以看到圖1中有8 位數(shù)碼管，那么這些數(shù)碼管是怎樣來(lái)顯示1，2，3，4……數(shù)字的呢？

　　別著急，我們一起慢慢來(lái)學(xué)。

　　數(shù)碼管實(shí)際上是由7 個(gè)發(fā)光管組成“8”字形構(gòu)成的， 加上小數(shù)點(diǎn)就是8 個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來(lái)表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。如：

　　顯示一個(gè)“2”字，那么應(yīng)當(dāng)是a 亮、b 亮、g 亮、e 亮、d 亮、f 不亮、c 不亮、dp 不亮。

　　7 段數(shù)碼管的段排列和內(nèi)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖

　　由于驅(qū)動(dòng)方式的差異，也就是對(duì)應(yīng)在各個(gè)顯示段是低電平還是高電平點(diǎn)亮，數(shù)碼管又分成兩種類型，即共陽(yáng)極和共陰極數(shù)碼管。所謂“共陽(yáng)極”是指8 個(gè)LED 的陽(yáng)極連接在一起組成公共端；同理“共陰極”則是8 個(gè)LED 的陰極連接在一起組成公共端。

　　其內(nèi)部LED 的連接方式可以參考圖4。

圖4 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　雖然通過(guò)上文原理的介紹，對(duì)數(shù)碼管的工作原理已經(jīng)了解，但當(dāng)我們拿到一個(gè)數(shù)碼管時(shí)要正確地應(yīng)用它還是一時(shí)不知如何下手，比如我們現(xiàn)在要求數(shù)碼管顯示“5”，應(yīng)該怎么辦呢？首先我們需要明白一個(gè)事情，數(shù)碼管是不認(rèn)識(shí)“5”的，當(dāng)然也不認(rèn)識(shí)其他數(shù)字，所以千萬(wàn)別說(shuō)，“給數(shù)碼管寫(xiě)個(gè)“5”就行了”。數(shù)字只是種符號(hào)，對(duì)人來(lái)說(shuō)是這樣的，對(duì)單片機(jī)而言也是，單片機(jī)只是通過(guò)LED 把內(nèi)部的結(jié)果用我們約定的方式顯示出來(lái)而已，這個(gè)“約定”

　　就是數(shù)字該如何在LED 上顯示的方法。比如我們需要顯示的數(shù)字為0 到9，如圖5 所示。

圖5 顯示數(shù)字效果圖

　　假設(shè)我們使用共陰極數(shù)碼管，那么我們就對(duì)照?qǐng)D3 和圖4 來(lái)看看“5”是如何顯示出來(lái)的。首先對(duì)數(shù)碼管而言，我們要想顯示數(shù)字“5”，我們可以發(fā)現(xiàn)有如下一些段是需要點(diǎn)亮的，即A、C、D、F、G。

　　知道了這些段需要點(diǎn)亮后，現(xiàn)在我們?cè)賮?lái)看一下增強(qiáng)型PIC 實(shí)驗(yàn)板上數(shù)碼管的控制電路，因?yàn)槲覀冃枰獙④浖陀布嘟Y(jié)合進(jìn)行考慮如何來(lái)編程。

　　圖6 中的A,B,C,D,E,F,G,DP 分別與單片機(jī)的RC 口相連，用來(lái)控制顯示數(shù)字的形狀。Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8 這6 個(gè)三極管是用來(lái)片選數(shù)碼管，用來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉某一路數(shù)碼管，RA1、RA0、RA3、RA2、RA5、RA4 分別接在單片機(jī)的RA 口上，通過(guò)控制這些三極管的基極電平來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉數(shù)碼管的顯示，即起到“使能”作用。如S1 端為低電平，則允許相應(yīng)的數(shù)碼管顯示，顯示的字形則由RC 口所決定。

圖6 數(shù)碼管電路原理圖

　　我們可以列出表1 這樣的段碼對(duì)應(yīng)關(guān)系表，表中為數(shù)字“5”共陰段碼。

表1 數(shù)碼管顯示數(shù)字“5”的段碼表

　　參照上面的過(guò)程，我們又可以列出共陰和共陽(yáng)數(shù)碼管0~9 十個(gè)數(shù)字的段碼表，如表2 所示，在不改變硬件對(duì)應(yīng)關(guān)系的前提下，段碼表可以通用。

表2 共陰、共陽(yáng)數(shù)碼管段碼表

　　現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了整個(gè)顯示過(guò)程，所以我們也就有了寫(xiě)程序的思路：程序中應(yīng)該有一個(gè)變量，每隔一定時(shí)間在0~9 之間變化，然后按照這個(gè)數(shù)據(jù)去查找段碼表，把查到的數(shù)據(jù)送到RC 口，段碼值我們參照表2 中共陽(yáng)這一項(xiàng)。

　　我們使用MPLab IDE 軟件來(lái)進(jìn)行C 語(yǔ)言編程，它是我們的編程環(huán)境，同時(shí)我們可以通過(guò)使用ICD2仿真燒寫(xiě)器和增強(qiáng)型PIC 實(shí)驗(yàn)板連接進(jìn)行程序的仿真調(diào)試和燒寫(xiě)步驟，具體的操作步驟，我們已經(jīng)在前幾期做了詳細(xì)的說(shuō)明和介紹，在此就不再重復(fù)，讀者可以參閱以前的文章或直接登陸我們的網(wǎng)站查看資料。前面，我們已經(jīng)對(duì)硬件原理和軟件編寫(xiě)思路進(jìn)行了了解，現(xiàn)在我們可以輸入程序代碼進(jìn)行調(diào)試了。我們?cè)贛PLab IDE 軟件中新建工程，加入源程序代碼，同時(shí)進(jìn)行芯片型號(hào)的選擇和配置位的設(shè)置，我們實(shí)驗(yàn)所用的芯片型號(hào)為PIC16F877A。上面理論說(shuō)了一大堆，現(xiàn)在我們可以從這里開(kāi)始動(dòng)手了。本來(lái)6 個(gè)數(shù)碼管可以各自顯示不同數(shù)字，RA口動(dòng)態(tài)掃描，每個(gè)瞬間只有一個(gè)管顯示，視覺(jué)上感到是6 位數(shù)。作為初次實(shí)驗(yàn)，我們的任務(wù)是要讓六個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示數(shù)字“0”~“9”字樣，時(shí)間間隔為1 秒。

　　#include<pic.h>

　　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];

　　}

　　}

　　程序代碼輸入后，讀者可以使用仿真模塊或直接燒入編譯好的HEX 文件來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，前者模式可以單步執(zhí)行，同時(shí)監(jiān)控程序變量在運(yùn)行過(guò)程中的變化；后者直接燒入HEX 文件，實(shí)驗(yàn)板直接脫機(jī)運(yùn)行。

　　輸入了這么長(zhǎng)一段程序后，作為初學(xué)者一定對(duì)有些語(yǔ)句會(huì)有點(diǎn)疑問(wèn)，下面我們就來(lái)一起結(jié)合實(shí)際，看一下一些關(guān)鍵程序語(yǔ)句的作用。

　　#include<pic.h> 語(yǔ)句用來(lái)加載PIC 庫(kù)文件，數(shù)組display_numb 用來(lái)定義數(shù)字“0”~“9” 的字形碼，也就是我們的表2 中所羅列的內(nèi)容。voiddelay_1ms（void） 是延時(shí)1ms 的函數(shù)，void delay_ms（unsigned int time） 是延時(shí)X 毫秒的函數(shù)，具體為多少毫秒由形參time 變量決定，如我們執(zhí)行函數(shù) delay_ms（1000）； 即表示為延時(shí)1000 毫秒= 延時(shí)1 秒的時(shí)間。語(yǔ)句“TRISC=0X00;” 用來(lái)設(shè)置RC 口的輸入、輸出狀態(tài)，在此我們?cè)O(shè)置為輸出；語(yǔ)句“TRISA=0X00;”用來(lái)設(shè)置RA 口的輸入、輸出狀態(tài)，在此我們?cè)O(shè)置為輸出。while（1） 是死循環(huán)語(yǔ)句，即周而復(fù)始地執(zhí)行{ } 內(nèi)的語(yǔ)句體，如我們現(xiàn)在的程序中的作用即是不停地執(zhí)行 delay_ms（x）；PORTC=display_numb[x]; 這兩類語(yǔ)句，即給RC口送一個(gè)字形碼，延時(shí)1 秒鐘后，又給RC 口賦予一個(gè)新的字形碼，在我們從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看來(lái)就是數(shù)碼管在不停地顯示6 個(gè)相同的“0”~“9”這些數(shù)字。留給讀者設(shè)計(jì)，將一個(gè)6 位十進(jìn)制數(shù)字（如201006）顯示出來(lái)的程序。

　　數(shù)碼管的原理與使用，我們暫講到這里，接下來(lái)幾期，我們將繼續(xù)一起學(xué)習(xí)增強(qiáng)型PIC 實(shí)驗(yàn)板的其他各部分資源的原理與使用，使你對(duì)單片機(jī)應(yīng)用的各方面知識(shí)都有所入門(mén)與提高。增強(qiáng)型PIC 實(shí)驗(yàn)板系統(tǒng)資源豐富，可做實(shí)驗(yàn)有：6 位LED 數(shù)碼管、8 路LED、直控鍵盤(pán)、蜂鳴器喇叭、繼電器試驗(yàn)、I2C 總線接口、SPI 總線接口、160X 液晶、128X64液晶、紅外接收頭接口、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口、AD模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換接口、串行時(shí)鐘芯片DS1302、溫度傳感器DS18B20 接口、RS232 串口通訊、外擴(kuò)展接口以便外接更多的實(shí)驗(yàn)資源。