6位7段LED数码管显示要点.docx

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6位7段LED数码管显示要点

1.设计目的与要求

1.1设计目的

1.了解6位7段LED数码管的工作原理。

2.熟悉并进一步掌握定时器和时基信号的使用方法。

3.掌握SPCE061A单片机控制LED数码管显示的方法。

4.通过本次课程设计使学生对智能仪表与装置系统有更深一步的了解，培养学生将理论知识综合利用的能力，并与实践紧密结合。

5.掌握各子系统设计方法、步骤，培养学生创新能力，总结报告的能力。

1.2设计环境

1.装有Windows系统和μ’nSP（TM）IDE仿真环境的PC机一台，μ’nSP（TM）十六位单片机实验箱一个。

2.本实验用到的实验箱硬件模块为：

SPCE061A核心及周边电路模块（包含32个I/O口），6位8段数码管电路模块。

1.3设计要求

1.编程要求：

主程序利用C语言编写，中断服务程序利用汇编语言编写。

2.实现功能：

SPCE061A单片机控制6个LED数码管的显示。

3.实验现象：

运行开始点亮所有的数码管，6位LED数码管均显示0并持续1s。

1s后，第一位数码管从0显示到9，刷新时间为0.5s，其他数码管全部显示0。

当第一位数码管显示到9后，第一位数码管保持显示9，第二位数码管从0显示到9，刷新时间为0.5s，其他数码管显示0。

依次直到第6位数码管显示9，即6位数码管全部显示9，6位数码管全部显示0，持续1s，如此循环。

（1s的时间、0.5s的时间都使用2Hz的时基信号（IRQ5）提供）。

6位数码管的显示状态见表1.

表16位数码管显示状态

注意：

①表中序号为0和61的状态持续1s；其他状态刷新时间为0.5s。

②表中需要类似“1~10”表示有十个状态。

2.设计的方案与基本原理

2.16位8段数码管工作原理

实验箱的6位8段数码管电路采用“共阴”连接，阴极公共端（COM）由晶体管推动。

实验箱上的数码管共有两种，如图1。

图1两种数码管图

首先介绍两个基本概念：

段码和位码，段码即段选信号SEG，它负责数码管显示的内容，图4-1中a~g、dp组成的数据（a为最低位，dp为最高位）就是段码。

比如1的段码“0x06”（b=1，c=1，其他都为0，即段码为00000110b），8的段码为“0x7f”；位码即位选信号DIG，它决定哪个数码管工作，哪个数码管不工作，比如仅使能DIG4，那么6个LED只有LED4工作，而其它的五个都不工作。

当需要某一位数码管显示数字时，只需要先选中这位数码管的位信号，再给显示数字的段码。

比如当在第一个数码管上显示一个“6”时，如图2，先选中第一位数码管的位信号（实验箱上标号是“1”），即先给和“1”相连接的I/O口送1；再把段码设置为0x007d，即在a、c、d、e、f、g各段引出的端口检测到高电平，就可以显示一个“6”出来。

图2数码管显示“6”

2.2实验箱上SPCE061A控制6位8段数码管的显示

实验箱在6位8段数码管的上面有16对排针，其中有7个“a\b\c\d\e\f\g\”是控制此6位8段数码管的段码选择的，另有6个“1\2\3\4\5\6”是控制6位8段数码管位选择的，“DD”控制“点”或“分隔符号”，“DP”控制小数点。

把实验箱上JP4和JP5的引针用跳线全部短接。

框图如图3。

图3实验箱上SPCE061A和6位LED显示电路模块的连接

按照上面数码管的显示原理，当要在第四个数码管上显示一个“E”时，先要通过IOB12端口给“4”端口送一个1，选中第四个数码管；由图4-1可以看出，显示“E”时，需要a、d、e、f、g段被点亮，所以给IOA0、IOA3、IOA4、IOA5、IOA6端口各送一个1，则在a、d、e、f、g端口各能检测到一个高电平，就可以点亮a、d、e、f、g段，显示一个“E”。

2.3动态显示原理

动态显示是数码管显示比较常用的方式，可以很好的解决端口资源紧张问题。

下面以四位数码管为例说明动态显示的原理，如图4所示

图44位*7段数码管动态显示原理图

动态显示的过程：

以显示“1234”为例说明，首先发送“1”的段码“0x06”至数码管，然后仅使能位信号DIG4，LED4就会显示“1”，其余的数码管都是不工作的；延时一定时间之后再发送“2”的段码“0x5b”至数码管，同时仅使能位信号DIG3，这时“2”就会在LED3上显示出来；延时之后再发送“3”的段码并使能位信号DIG2，LED2就会显示“3”；延时一定时间之后再发送“4”的段码并使能位信号DIG1，LED1就会显示“4”；延时之后再回过头来重新发送“1”的代码，并选中位信号DIG4，重复循环点亮数码管。

由于相邻两次（第一次点亮LED4和第二次点亮LED4）的时间间隔很短（t<10ms），看起来仿佛LED4一直在显示“1”，4各数码管整体看起来就在显示“1234”。

动态显示的延时很重要，延时太短，数码管发光时间过短，数码管的亮度不够；延时太长，回扫间隔过大（超过11ms），肉眼就会感觉到闪烁。

该例程采用4KHz中断作为时间基准执行动态扫描，每来一次中断，显示自动移位，回扫时间t=0.25ms*6=1.5ms。

通过对I/O口的控制，定时1s的时间和0.5s的时间都使用2Hz的时基信号（IRQ5）。

按照基础实验中IRQ5中断的工作原理，响应一次IRQ5_2Hz中断需要0.5s的时间，而响应两次中断的时间刚好是1s。

按照实验要求，当开IRQ5_2Hz中断时，6位数码管全部显示“0”后，响应两次IRQ5_2Hz中断，再从第一个数码管开始显示；而刷新时间刚好是响应一次IRQ5_2Hz中断的时间。

2.4unSPIDE2.0.0简介

1.为什么推出unSPIDE2.0.0D（R）

为了提高μ’nSPIDE工具的兼容性，让μ’nSPIDE工具能支持更多的芯片，并且由于实验箱实验指导书的全面改版，IDE下的例程全面修改、更新，凌阳科技推出了μ’nSPIDE工具的最新版本——unSPIDE2.0.0（以下简称：

IDE2.0.0）。

IDE2.0.0作为μ’nSPIDE工具截止现在（2005-11-11）最新的一个版本，它不但继承以前版本IDE的特点，同时增加了一些新的功能，集纳了众多用户在使用μ’nSPIDE过程中提出的一些意见，并包含了一些新的例程。

除增加了一些新的功能外，IDE2.0.0在编译优化、代码查错定位等方面都有了一定的进步，用户在使用本版IDE时，应该可以体会到，其对代码的严谨性有了更高的要求。

而在新版IDE的各个方面，都有所加强，用户在使用过程当用会有所体会。

新添加功能、加强原有功能等，都没有改变unSPIDE一惯的使用方法，所以用户可以参考unSPIDE184（R）的用户手册，以学习μ’nSPIDE的基本操作及相关知识，这在IDE2.0.0的使用当中是保持不变的。

2.从IDE184到IDE2.0.0D的变化

IDE1.8.4是用户用的最多的一版μ’nSPIDE工具，实际上在推出IDE1.8.4之后，μ’nSPIDE也在不断的升级，其间也出现了非常多的版本，比如已发布的就有IDE1.16.1和IDE1.18.1；但相比之下，IDE2.0.0的版本有更多细节的完善，更多新功能的添加，为用户的代码编辑、工程调试等提供了更人性化的辅助功能和更便利的工具。

从较大的区别来看，IDE2.0.0工具由IDE1.8.4支持两颗芯片变为支持四颗芯片，增加了许多新的功能，并对一些旧的功能进行了改善，同时对IDE1.8.4下包含的例程进行了修改、更新和规范化，走过了很长的路程，是对前面μ’nSPIDE工具版本的升级。

而IDE在安装后的文件结构发生了一些变化，为后期加入更多的新芯片提供了统一的平台，也更符合IDE版本维护的要求。

从细节上看，IDE2.0.0在代码编译、优化以及错误、警告定位方面都作了改进，在调试时的增加变量提示、在Memery观察窗中数据变化以红色提示等等；为用户的软件编辑、调试提供了更加友好的界面。

在网上提供的《IDEUserguide》（unSPIDE184用户手册）中详细地介绍了μ’nSPIDE工具的使用方法.

2.5系统硬件连接

硬件连接图如图3，IOA0~IOA7分别接数码管的7个段信号a~g和小数点信号dp，IOB15~IOB12连接数码管的位信号1~4，IOB2~IOB1连接数码管的位信号5~6，IOB0连接数码管的分隔符号信号DD，即把JP4和JP5的引针用跳线全部短接。

硬件电路连接图

3.程序设计

本程序由主程序和中断服务程序组成。

3.1主程序

主程序流程图如图5。

先进行系统初始化；开2Hz中断；进入数码管循环显示程序：

判断位信号寄存器是否为0（位信号寄存器由读者自己定义，这个寄存器的内容在中断里会改变），如果为0，6位数码管显示“000000”；如果不为零，按照位信号和段码显示数据进行显示。

图4-5主程序流程图

主程序：

#include"SPCE061A.h"

#include"Dig.h"

#defineC_IRQ5_2Hz0x0004

unsignedintg_uiFirst=0x0000;//用于控制1s延时

unsignedintg_uiFlag;//用于控制数码管

unsignedintg_Data[11]={0x0000,0x003f,0x0006,0x005b,0x004f,0x0066,0x006d,0x007d,0x0007,0x007f,0x006f};//0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

unsignedintg_uiSeg;//段码指针

3.2中断服务程序

由于显示数据的刷新时间为1s和0.5s，因此考虑采用2Hz（0.5s）时基中断。

并且在中断内部完成段码数据更新。

具体的流程如图6示：

在中断服务程序中会用到三个重要的寄存器：

中断计数寄存器、显示数据寄存器、位信号寄存器。

其中中断计数寄存器用于记录第几次进入中断（前3次有效），显示数据寄存器的内容为当前被刷新显示数据的数值（0~9），位信号寄存器用于标识被刷新数据所在位。

结合主程序分析中断程序：

首先显示“000000”时需要延时1s，使用2Hz中断产生1s延时，需要连续响应两次中断，第二次响应中断延时满1s，设置显示数据寄存器和位信号寄存器，让第一位数码管显示1，其余各位仍为“0”，即显示“100000”；判断显示数据寄存器显示数据是否大于9，如果小于，显示数据寄存器数据加1；如果大于，判断位信号寄存器是否已经指向第六位数码管，否则位信号寄存器设置为指向下一位数码管，显示数据寄存器显示数据设置为0；如果已经指向第六位数码且显示数据寄存器为9，寄存器清零，清中断标志，中断返回。

中断服务程序流程图：

图6中断服务程序流程图

中断服务程序：

intmain（void）

{

unsignedintDis1[6]={0x00