《單片機技術》課件項目二 單片機手動計數器設計

一、學習目標1．掌握LED數碼管結構。2．掌握數碼管字形編碼。3.掌握數碼管靜態(tài)顯示。4．掌握數碼管動態(tài)顯示。二、學習任務本項目任務分解為具體3個學習任務：任務1獨立按鍵識別檢測任務2一位數碼顯示任務3兩位數碼顯示任務4手動計數器實現三、任務分解任務一獨立按鍵識別檢測【任務描述】

單片機系統(tǒng)運行時,通常需要應用輸入設備實現人工參與控制。鍵盤是由若干個按鍵組成的,是單片機最簡單也是最常用的輸入設備。操作人員通過鍵盤輸入數據或命令,實現簡單的人機對話。本任務要求設計1個獨立按鍵,單按下改鍵時,對應的LED亮,再一次按下,LED熄滅,如此重復?！救蝿辗治觥?/p>

當按鍵被按下時,電平被拉成低電平,此電平作為作為單片機的輸入,單片機接收到低電平時,認為產生了按鍵動作,執(zhí)行相應的程序?！鞠嚓P知識】一、按鍵識別當單片機檢測到與按鍵相連的IO口被拉低就證明此按鍵被按下，那門我們將此功能上一個層次來說呢，按鍵就是一個人機接口。那么按鍵的操作并沒有我們想象的“按下松開”那么簡單，在實際應用中，手動操作需要消抖。按下并抬起按鍵的過程可以分為5個階段：（5）有效釋放階段（4）釋放抖動階段（3）有效閉合階段（2）閉合抖動階段（1）等待階段（4）釋放抖動階段（3）有效閉合階段（4）釋放抖動階段常用的去抖動的方法--硬件方法和軟件方法： （1）硬件去抖動的方法很多，也可以通過硬件防抖動來解決，這樣成本會高一些。 （2）軟件去抖動法，通常用延時程序去抖動。

延時讀鍵法：在單片機獲得端口為低電平的信息后，不是立即認定按鍵已被按下，而是延時10毫秒或更長的時間后再次檢測該端口，如果仍為低，說明此鍵的確被按下了，這實際上是避開了按鍵按下時的抖動時間。如左上圖所示，當電源很穩(wěn)定，沒有干擾的情況下，這種方法是可靠的。如右上圖所示，當電源不穩(wěn)定，存在很大干擾時，則有可能存在誤判。

多次讀鍵法：在單片機獲得端口為低電平的信息后，在一段時間內如20毫秒，多次檢測按鍵的狀態(tài)，只有當每次讀到的狀態(tài)都是低電平時才認為有按鍵按下，如上圖所示。用這種方法，不會存在誤判的情況。有一點必須注意，多次檢測持續(xù)的時間應該比閉合抖動的時間長。

本項目任務中，主要用軟件方法去抖,即檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個延時程序,產生10ms的延時,讓前沿抖動消失后再一次檢測鍵的狀態(tài),如果仍保持閉合狀態(tài)電平,則確認為真正有鍵按下。當檢測到按鍵釋放后,也要給10ms的延時,待后沿抖動消失后才能轉入該鍵的處理程序?！救蝿諏嵤吭趐roteus中繪制如圖電路：任務2一位數碼顯示【任務描述】P2口驅動一位共陰數碼管，如圖所示，顯示出一個數字‘5’?！救蝿辗治觥啃枰獑纹瑱C驅動數碼管，那么需要掌握數碼管的硬件知識，數碼管的驅動方法。【相關知識】一、LED數碼管原理簡述

單片機應用系統(tǒng)常用的是8段LED，如下圖2-8所示，它有其陰極和共陽極兩種。共陰極數碼管是將所有發(fā)光二極管的陰極接在一起作為公共端COM，當公共端接低電平時，某一段陽極上的電平為“1”時，該段點亮，電平為“0”時，該段熄滅。共陰極數碼管是將所有發(fā)光二極管的陰極接在一起作為公共端COM，當公共端接低電平時，某一段陽極上的電平為“1”時，該段點亮，電平為“0”時，該段熄滅。例：共陰極數碼管顯示數字“2”：17第七章單片機外部擴展資源及應用abcdefghGND＋－共陰極數碼管abcdefgh11011010a段碼：01011011(5BH)+5Vabcdefgh＋－共陽極數碼管00100101段碼：10100100(A4H)LED數碼顯示器的顯示字符及碼表18第七章單片機外部擴展資源及應用

數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數字，因此根據數碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。本任務介紹靜態(tài)顯示示驅動。靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅動5個數碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O端口來驅動，要知道一個89C51單片機可用的I/O端口才32個，實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。這里給出了單片機實際中驅動數碼管的電路，是加了三極管的。由于單片機I/O口驅動能力不夠，不能直接將段選端接單片機I/O口，因此在電路中增加三級管用作驅動，以增加IO口的電流驅動能力。LED數碼顯示器的結構與原理1位LED數碼顯示器的引腳結構市售的LED數碼管尺寸、顏色多樣，常見1位LED數碼管有10個引腳，排列如下：21第七章單片機外部擴展資源及應用其中3腳、8腳為公共端(位選端)，根據內部發(fā)光二極管的接線形式可分為共陰極(CommonCathode，CC)和共陽極(CommonAnode，CA)兩種類型。LED數碼顯示器的結構與原理1位共陰LED數碼顯示器的接口電路22第七章單片機外部擴展資源及應用若直接用單片機I/O口驅動LED，則LED的電流由單片機I/O口提供，由于80C51單片機I/O口(P1、P2和P3口)輸出場效應管的內部上拉電阻很大，約有幾百K，因此輸出電流很小，一般不超過1mA，基本無法驅動LED發(fā)光。LED數碼顯示器的結構與原理1位共陰LED數碼顯示器的接口電路23第七章單片機外部擴展資源及應用I/O口輸出高電平時，LED發(fā)光，其電流由VCC提供，R為限流電阻，阻值一般為幾百歐；I/O口輸出低電平時，LED熄滅，R上通過的電流大于LED發(fā)光時的電流，且該電流流入單片機引腳。單片機允許向全部引腳灌入的最大總電流為有限的，一般為幾十毫安，一旦單片機的I/O口通過上拉電阻驅動較多的LED(如數碼管)，當單片機I/O口都輸出低電平時，向引腳灌入的總電流可能超過上限值，導致單片機工作不穩(wěn)定。LED數碼顯示器的結構與原理1位共陰LED數碼顯示器的接口電路24第七章單片機外部擴展資源及應用11三極管導通0LED滅LED數碼顯示器的結構與原理1位共陰LED數碼顯示器的接口電路25第七章單片機外部擴展資源及應用00三極管截止1LED亮這種接口電路在單片機輸出低電平時，利用三極管的截止，防止電流灌入單片機I/O引腳。同時，也增強了對LED的驅動能力。【任務實施】在proteus按下圖繪制電路。#include<reg51.h>voiddelay1s();//采用實現1秒延時子函數voidmain() //主函數

{while(1){P2=0x6d;//5的共陰極段碼

delay1s();}}voiddelay1s(void){ unsignedcharh,i,j,k;for(h=5;h>0;h--)for(i=4;i>0;i--)for(j=116;j>0;j--)for(k=214;k>0;k--);}【進階提高】使用AT89C51單片機，驅動一位數碼管。如圖，P1口驅動共陽數碼管，讓該數碼管輪流顯示‘H’、‘E’、‘L’、‘L’、‘O’。#include<reg51.h>voiddelay1s(unsignedintms);//采用定時器1實現1秒延時子函數voiddisp1();//順序顯示字符‘H’、‘E’、‘L’、‘L’、‘O’一次的子函數voidmain() //主函數{while(1){disp1();}}//函數名：disp1//函數功能：順序顯示字符‘H’、‘E’、‘L’、‘L’、‘O’一次//形式參數：無//返回值：無voiddisp1(){unsignedcharled[]={0x89,0x86,0xc7,0xc7,0xc0};//定義數組led存放字符‘H’、‘E’、‘L’、‘L’、‘O’的字型碼unsignedchari;for(i=0;i<5;i++){P1=led[i];//字型顯示碼送段控制口P1delay1s(1000); //延時1秒}}voiddelay1s(unsignedintms)//若ms=1,延時時間就為1ms{unsignedinta,b;for(a=ms;a>0;a--)for(b=123;b>0;b--);}

任務36位數碼顯示【任務描述】用單片機驅動數碼管動態(tài)顯示方法，在數碼管上同時顯示出1~6?！救蝿辗治觥?/p>

動態(tài)顯示的特點是將所有位數碼管的段選線并聯在一起，由位選線控制是哪一位數碼管有效。選亮數碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數碼管送出字形碼和相應的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數碼管同時都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態(tài)顯示電路中的。

下面借用下，前面數字電路BCD數碼管顯示原理。4位數碼管共用一個譯碼器。當CP脈沖的頻率f=1HZ時，在CP脈沖的控制下，4位數碼管將逐個輪流分時顯示。但是，當CP脈沖的頻率f=100HZ時，則每個數碼管依次一次顯示1/25S，由于人眼的滯留特性，實際的視覺效果是4個數碼管同時顯示4個數據。顯示原理f=1HZf=100HZ（人眼的滯留特性）顯示原理工作原理①4位數碼管共用一個7448BCD譯碼器。②74139為兩輸入4輸出譯碼器。③74139的輸出信號Y0、Y1、Y2、Y3，分別作為4位數碼管的位線。工作原理下面通過單片機驅動兩位數碼管進一步說明：某系統(tǒng)用單片機的I/O口控制兩個共陰極接法的LED顯示器。試編寫應用程序使得在LED顯示器上顯示“HP”兩個字符。#include"reg51.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintvoiddelayms(uintt)//延時程序{uinti,j;for(i=0;i<t;i++)for(j=0;j<120;j++);}main(){while(1) { P0=0x89;//H的段碼

P2=0x01;//第一個數碼管顯示

delayms(10);P2=0X00;//清消隱

P0=0x8c;//P的段碼

P2=0x02;//第二個數碼管顯示

delayms(10);P2=0x00;//清消隱

}}【任務實施】74LS245是什么器件？它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器或驅動器當片選端/CE=0,AB/BA=“1”，信號由A向B傳輸

程序代碼：#include<reg51.h>#defineuintunsignedintvoiddelayms(unsignedintxms){ uinti,j; for(i=xms;i>0;i--) for(j=120;j>0;j--);}voiddisp2(){unsignedcharled[]={0xf9,0Xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82};//設置數字“123456”的字unsignedchari,w;w=0x01; //位選碼初值為01Hfor(i=0;i<6;i++){P2=~w;//位選碼取反后送位控制口P2口

w<<=1; //位選碼左移一位，選中下一位LEDP1=led[i];//顯示字型碼送P1口

delayms(9); //延時10ms P1=0XFF;//必須加這句，清消隱

}}main() //主函數{while(1){disp2();}}【進階提高】使用移位函數實現6位數碼管的動態(tài)顯示。單片機驅動8位數碼管顯示電路對應的程序代碼如下：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar//宏定義uchar替換unsignedchar型ucharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,//定義0,1,2……9,a,b,c,d,e,f字符編碼數組0x82,0xd8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};voiddelay(intz);//延時函數聲明

voidmain(){inti;P2=0xfe;//開段選，打開第一位數碼管

while(1)//進入大循環(huán)，開始動態(tài)掃描

{for(i=0;i<8;i++)//依次掃描8位數碼管

{P1=table[i+1];//給段選端P0送字型碼

delay(5000);P2=_crol_(P2,1);//循環(huán)右移

}}}/*定義延時函數*/voiddelay(intz){intx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=50;y>0;y--);}任務四手動計數器實現【任務描述】單片機P3.2引腳接一按鍵，最開始顯示全0，按下一次按鍵加1，把加的和用8位數碼管顯示出來?！救蝿辗治觥堪存I按下后，執(zhí)行加1操作，把該和送數碼管顯示之前，分離出個位、十位、百位......等。假若這個和是n,可以用下面代碼分離出個位、十位、百位。

i=n/100;/*分解出百位*/；

j=n/10%10;/*分解出十位*/；

k=n%10;/*分解出個位*/?！鞠嚓P知識】狀態(tài)機是軟件編程中的一個重要概念。比這個概念更重要的是對它的靈活應用。在一個思路清晰而且高效的程序中，必然有狀態(tài)機的身影浮現。比如說一個按鍵命令解析程序，就可以被看做狀態(tài)機：本來在A狀態(tài)下，觸發(fā)一個按鍵后切換到了B狀態(tài)；再觸發(fā)另一個鍵后切換到C狀態(tài)，或者返回到A狀態(tài)。這就是最簡單的按鍵狀態(tài)機例子。實際的按鍵解析程序會比這更復雜些，但這不影響我們對狀態(tài)機的認識。1.狀態(tài)機的要素狀態(tài)機可歸納為4個要素，即現態(tài)、條件、動作、次態(tài)。這樣的歸納，主要是出于對狀態(tài)機的內在因果關系的考慮?！艾F態(tài)”和“條件”是因，“動作”和“次態(tài)”是果。詳解如下：(1)現態(tài)：是指當前所處的狀態(tài)。(2)條件：又稱為“事件”。當一個條件被滿足，將會觸發(fā)一個動作，或者執(zhí)行一次狀態(tài)的遷移。(3)動作：條件滿足后執(zhí)行的動作。動作執(zhí)行完畢后，可以遷移到新的狀態(tài)，也可以仍舊保持原狀態(tài)。動作不是必需的，當條件滿足后，也可以不執(zhí)行任何動作，直接遷移到新狀態(tài)。(4)次態(tài)：條件滿足后要遷往的新狀態(tài)?！按螒B(tài)”是相對于“現態(tài)”而言的，“次態(tài)”一旦被激活，就轉變成新的“現態(tài)”了。如果我們進一步歸納，把“現態(tài)”和“次態(tài)”統(tǒng)一起來，而把“動作”忽略（降格處理），則只剩下兩個最關鍵的要素，即：狀態(tài)、遷移條件?！救蝿諏嵤渴謩佑嫈灯魅蝿諏某绦虼a如下：#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitkeyport=P3^2;#definekeystate00 //按鍵第一次按下狀態(tài)#definekeystate11 //按鍵按下確認狀態(tài)#definekeystate22charkeystate=2; //按鍵狀態(tài)初始化為按鍵無動作狀態(tài)uintnum1=0,num2=0;ucharweixuan[8]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//位選代碼uchartemp[8]=0; //從高位到低位對應數碼管從左到右voiddelayms(uintx) //1ms{ uinty,z; for(y=x;y>0;y--) for(z=111;z>0;z--);}ucharcodetable[]={ //共陽數碼管0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};voidsmg(){uchari;for(i=0;i<8;i++){P2=weixuan[i];P1=table[temp[i]];delayms(1);P2=0xff;}}voidproc()//分離出萬位、千位、百位、十位以及個位等待顯示{ temp[0]=num1%10; temp[1]=num1%100/10; temp[2]=num1%1000/100; temp[3]=num1/1000; temp[4]=num2%10; temp[5]=num2%100/10; temp[6]=num2%1000/100; temp[7]=num2/1000;}charkeyscan(){ switch(keystate) { casekeystate0: //keystate0，第一次檢測到按鍵按下狀態(tài)，下一狀態(tài)為keystate1(按鍵按下確認狀態(tài)) keystate=keystate1; return0; casekeystate1: //keystate1,按鍵按下確認狀態(tài)，下一狀態(tài)為keystate2(按鍵無動作狀態(tài))if(!keyport)

{ keystate=keystate2; while(!keyport); return1; } else keystate=keystate2; return0; casekeystate2: //keystate2，按鍵無動作狀態(tài)，下一狀態(tài)為keystate0(第一次檢測到按鍵按下狀態(tài))if(!keyport) { keystate=keystate0; } else keystate=keystate2; return0; }}voidmain(){while(1) { if(keyscan())

{ num1++; if(num1>=10000) { num1=0; num2++; if(num2>=10000) { num2=0; } } proc(); } smg();

}}【進階提高】單片機P3.2引腳接一按鍵，功能為加1按鍵，點一下加1；單片機P3.3引腳接一按鍵，功能為減一按鍵，點一下減1，在前面任務基礎上，請用狀態(tài)機編程的方法實現點加1按鍵實現加1，點減1按鈕實現減1。

狀態(tài)機實現手動計數器電路對應的程序代碼如下：#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineKEYP3#definekeystate00 //按鍵無動作狀態(tài) #definekeystate11 //按鍵按下狀態(tài) #definekeystate22 //按鍵釋放狀態(tài)charucKeyStatus=0; //按鍵狀態(tài)初始化為按鍵無動作狀態(tài)unsignedcharkeyvalue;uintnum1=0,num2=0;ucharweixuan[8]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};uchartemp[8]=0; //從高位到低位對應數碼管從左到右voiddelayms(uintx) //1ms{ uinty,z; for(y=x;y>0;y--) for(z=111;z>0;z--);}ucharcodetable[]={ //共陽數碼管0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};voidsmg(){uchari;for(i=0;i<8;i++){P2=weixuan[i]; //位選

P1=table[temp[i]]; //送段碼

delayms(1);P2=0xff;//消隱

}}voidproc()//待顯示數據的分離{ temp[0]=num1%10; temp[1]=num1%100/10; temp[2]=num1%1000/100; temp[3]=num1/1000; temp[4]=num2%10;temp[5]=num2%100/10; temp[6]=num2%1000/100; temp[7]=num2/1000;}ucharkeyscan() //按鍵掃描程序{switch(ucKeyStatus)//