红金龙吸味第五章LED主题多任务环境下的数码管编程设计Word文件下载.docx
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举一个简单的例子。
下面这段程序是在网上随便搜索到的：
while
（1）
{
for（num=0;
num<
9;
num++）
{
P0=table[num];
P2=code[num];
delayms
（2）;
}
}
看出什么问题来了没有，如果没有看出来请仔细想一下，如果还没有想出来，请回过头去，认真再看一遍“学会释放CPU”这一章的内容。
这个程序作为演示程序是没有什么问题的，但是实际应用的时候，数码管显示的内容经常变化，而且还有很多其它任务需要执行，因此这样的程序在实际中是根本就无法用的，更何况，它这里也调用了delayms
（2）这个函数来延时2ms这更是令我们深恶痛绝
本章的内容正是探讨如何解决多任务环境下（不带OS）的数码管程序设计的编写问题。
理解了其中的思想，无论要求我们显示的形式怎么变化（如数码管闪烁，移位等）,我们都可以很方便的解决问题。
数码管的显示分为动态显示和静态显示两种。
静态显示是每一位数码管都用一片独立的驱动芯片进行驱动。
比较常见的有74LS164，74HC595等。
利用这类芯片的好处就是可以级联，留给单片机的接口只需要时钟线，数据线，因此比较节省I/O口。
如下图所示：
利用74LS164级联驱动8个单独的数码管静态显示的优点是程序编写简单。
但是由于涉及到的驱动芯片数量比较多，同时考虑到PCB的布线等等因素，在低成本要求的开发环境下，单纯的静态驱动并不合适。
这个时候就可以考虑到动态驱动了。
动态驱动的图如下所示（以EE21开发板为例）
由上图可以看出。
8个数码管的段码由一个单独的74HC573驱动。
同时每一个数码管的公共端连接在另外一个74HC573的输出上。
当送出第一位数码管的段码内容时候，同时选通第一位数码管的位选，此时，第一位数码管就显示出相应的内容了。
一段时间之后，送出第二位数码管段码的内容，选通第二位数码管的位选，这时显示的内容就变成第二位数码管的内容了……依次循环下去，就可以看到了所有数码管同时显示了。
事实上，任意时刻，只有一位数码管是被点亮的。
由于人眼的视觉暂留效应以及数码管的余辉效应，当数码管扫描的频率非常快的时候，人眼已经无法分辨出数码管的变化了，看起来就是同时点亮的。
我们假设数码管的扫描频率为50Hz,则完成一轮扫描的时间就是1/50=20ms。
我们的系统共有8位数码管，则每一位数码管在一轮扫描周期中点亮的时间为20/8=2.5ms。
动态扫描对时间要求有一点点严格，否则，就会有明显的闪烁。
假设我们程序中所有任务如下：
while
（1）
{
LedDisplay（）;
//数码管动态扫描
ADProcess（）;
//AD采集处理
TimerProcess（）;
//时间相关处理
DataProcess（）;
//数据处理
LedDisplay（）这个任务的执行时间，如同我们刚才计算的那样，50Hz频率扫描，则该函数执行的时间为20ms。
假设ADProcess（）这个任务执行的的时间为2ms，TimerProcess（）这个函数执行的时间为1ms，DataProcess（）这个函数执行的时间为10ms。
那么整个主函数执行一遍的总时间为20+2+1+10=33ms。
即LedDisplay（）这个函数的扫描频率已经不为50Hz了，而是1/33=30.3Hz。
这个频率数码管已经可以感觉到闪烁了，因此不符合我们的要求。
为什么会出现这种情况呢？
我们刚才计算的50Hz是系统只有LedDisplay（）这一个任务的时候得出来的结果。
当系统添加了其它任务后，当然系统循环执行一次的总时间就增加了。
如何解决这种现象了，还是离不开我们第二章所讲的那个思想。
系统产生一个2.5ms的时标消息。
LedDisplay（）,每次接收到这个消息的时候,扫描一位数码管。
这样8个时标消息过后，所有的数码管就都被扫描一遍了。
可能有朋友会有这样的疑问：
ADProcess（）以及DataProcess（）等函数执行的时间还是需要十几ms啊，在这十几ms的时间里，已经产生好几个2.5ms的时标消息了，这样岂不是漏掉了扫描，显示起来还是会闪烁。
能够想到这一点，很不错，这也就是为什么我们要学会释放CPU的原因。
对于ADProcess（），TimerProcess（），DataProcess（），等任务我们依旧要采取此方法对CPU进行释放，使其执行的时间尽可能短暂，关于如何做到这一点，在以后的讲解如何设计多任务程序设计的时候会讲解到。
下面我们基于此思路开始编写具体的程序。
首先编写Timer.c文件。
该文件中主要为系统提供时间相关的服务。
必要的头文件包含。
#include<
reg52.h>
#include"
MacroAndConst.h"
为了方便计算，我们取数码管扫描一位的时间为2ms。
设置定时器0为2ms中断一次。
同时声明一个位变量，作为2ms时标消息的标志
bitg_bSystemTime2Ms=0;
//2msLED动态扫描时标消息
初始化定时器0
voidTimer0Init（void）
TMOD&
=0xf0;
TMOD|=0x01;
//定时器0工作方式1
TH0=0xf8;
//定时器初始值
TL0=0xcc;
TR0=1;
ET0=1;
在定时器0中断处理程序中，设置时标消息。
voidTime0Isr（void）interrupt1
//定时器重新赋初值
g_bSystemTime2Ms=1;
//2MS时标标志位置位
然后我们开始编写数码管的动态扫描函数。
新建一个C源文件，并包含相应的头文件。
Timer.h"
先开辟一个数码管显示的缓冲区。
动态扫描函数负责从这个缓冲区中取出数据，并扫描显示。
而其它函数则可以修改该缓冲区，从而改变显示的内容。
uint8g_u8LedDisplayBuffer[8]={0};
//显示缓冲区
然后定义共阳数码管的段码表以及相应的硬件端口连接。
codeuint8g_u8LedDisplayCode[]=
0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,
0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,
0xbf,//'
-'
号代码
};
sbitio_led_seg_cs=P1^4;
sbitio_led_bit_cs=P1^5;
#defineLED_PORTP0
再分别编写送数码管段码函数，以及位选通函数。
staticvoidSendLedSegData（uint8dat）
LED_PORT=dat;
io_led_seg_cs=1;
//开段码锁存,送段码数据
io_led_seg_cs=0;
staticvoidSendLedBitData（uint8dat）
uint8temp;
temp=（0x01<
<
dat）;
//根据要选通的位计算出位码
LED_PORT=temp;
io_led_bit_cs=1;
//开位码锁存,送位码数据
io_led_bit_cs=0;
下面的核心就是如何编写动态扫描函数了。
如下所示：
voidLedDisplay（uint8*pBuffer）
staticuint8s_LedDisPos=0;
if（g_bSystemTime2Ms）
{
g_bSystemTime2Ms=0;
SendLedBitData（8）;
//消隐，只需要设置位选不为0~7即可
if（pBuffer[s_LedDisPos]=='
）//显示'
号
SendLedSegData（g_u8LedDisplayCode[16]）;
}
else
SendLedSegData（g_u8LedDisplayCode[pBuffer[s_LedDisPos]]）;
SendLedBitData（s_LedDisPos）;
if（++s_LedDisPos>
7）
s_LedDisPos=0;
函数内部定义一个静态的变量s_LedDisPos，用来表示扫描数码管的位置。
每当我们执行该函数一次的时候，s_LedDisPos的值会自加1，表示下次扫描下一个数码管。
然后判断g_bSystemTime2Ms时标消息是否到了。
如果到了，就开始执行相关扫描，否则就直接跳出函数。
SendLedBitData（8）;
的作用是消隐。
因为我们的系统的段选和位选是共用P0口的。
在送段码之前，必须先关掉位选，否则，因为上次位选是选通的，在送段码的时候会造成相应数码管的点亮，尽管这个时间很短暂。
但是因为我们的数码管是不断扫描的，所以看起来还是会有些微微亮。
为了消除这种影响，就有必要再送段码数据之前关掉位选。
if（pBuffer[s_LedDisPos]=='
号这行语句是为了显示’-’符号特意加上去的，大家可以看到在定义数码管的段码表的时候，我多加了一个字节的代码0xbf：
通过SendLedSegData（g_u8LedDisplayCode[pBuffer[s_LedDisPos]]）;
送出相应的段码数据后，然后通过SendLedBitData（s_LedDisPos）;
打开相应的位选。
这样对应的数码管就被点亮了。
if（++s_LedDisPos>
然后s_LedDisPos自加1，以便下次执行本函数时，扫描下一个数码管。
因为我们的系统共有8个数码管，所以当s_LedDisPos>
7后，要对其进行清0。
否则，没有任何一个数码管被选中。
这也是为什么我们可以用
对数码管进行消隐操作的原因。
下面我们来编写相应的主函数，并实现数码管上面类似时钟的效果，如显示10-20-30
即10点20分30秒。
Main.c
Led7Seg.h"
sbitio_led=P1^6;
voidmain（void）
io_led=0;
//发光二极管与数码管共用P0口,这里禁止掉发光二极管的锁存输出
Timer0Init（）;
g_u8LedDisplayBuffer[0]=1;
g_u8LedDisplayBuffer[1]=0;
g_u8LedDisplayBuffer[2]='
;
g_u8LedDisplayBuffer[3]=2;
g_u8LedDisplayBuffer[4]=0;
g_u8LedDisplayBuffer[5]='
g_u8LedDisplayBuffer[6]=3;
g_u8LedDisplayBuffer[7]=0;
EA=1;
while
（1）
LedDisplay（g_u8LedDisplayBuffer）;
将整个工程进行编译，看看效果如何
动起来
既然我们想要模拟一个时钟，那么时钟肯定是要走动的，不然还称为什么时钟撒。
下面我们在前面的基础之上，添加一点相应的代码，让我们这个时钟走动起来。
我们知道，之前我们以及设置了一个扫描数码管用到的2ms时标。
如果我们再对这个时标进行计数，当计数值达到500，即500*2=1000ms时候，即表示已经逝去了1S的时间。
我们再根据这个1S的时间更新显示缓冲区即可。
听起来很简单，让我们实现它吧。
首先在Timer.c中声明如下两个变量：
bitg_bTime1S=0;
//时钟1S时标消息
staticuint16s_u16ClockTickCount=0;
//对2ms时标进行计数
再在定时器中断函数中添加如下代码：
if（++s_u16ClockTickCount==500）
s_u16ClockTickCount=0;
g_bTime1S=1;
从上面可以看出，s_u16ClockTickCount计数值达到500的时候，g_bTime1S时标消息产生。
然后我们根据这个时标消息刷新数码管显示缓冲区：
voidRunClock（void）
if（g_bTime1S）
g_bTime1S=0;
if（++g_u8LedDisplayBuffer[7]==10）
if（++g_u8LedDisplayBuffer[6]==6）
g_u8LedDisplayBuffer[6]=0;
if（++g_u8LedDisplayBuffer[4]==10）
if（++g_u8LedDisplayBuffer[3]==6）
g_u8LedDisplayBuffer[3]=0;
if（g_u8LedDisplayBuffer[0]<
2）
if（++g_u8LedDisplayBuffer[1]==10）
g_u8LedDisplayBuffer[0]++;
else
if（++g_u8LedDisplayBuffer[1]==4）
g_u8LedDisplayBuffer[0]=0;
这个函数的作用就是对每个数码管缓冲位的值进行判断，判断的标准就是我们熟知的24小时制。
如秒的个位到了10就清0，同时秒的十位加1….诸如此类，我就不一一详述了。
同时，我们再编写一个时钟初始值设置函数，这样，可以很方便的在主程序开始的时候修改时钟初始值。
voidSetClock（uint8nHour,uint8nMinute,uint8nSecond）
g_u8LedDisplayBuffer[0]=nHour/10;
g_u8LedDisplayBuffer[1]=nHour%10;
g_u8LedDisplayBuffer[3]=nMinute/10;
g_u8LedDisplayBuffer[4]=nMinute%10;
g_u8LedDisplayBuffer[6]=nSecond/10;
g_u8LedDisplayBuffer[7]=nSecond%10;
然后修改下我们的主函数如下：
SetClock（10,20,30）;
//设置初始时间为10点20分30秒
RunClock（）;
编译好之后，下载到我们的实验板上，怎么样，一个简单的时钟就这样诞生了。
至此，本章所诉就告一段落了。
至于如何完成数码管的闪烁显示，就像本章开头所说的那个数码管时钟的功能，就作为一个思考的问题留给大家思考吧。
同时整个LED篇就到此结束了，在以后的文章中，我们将开始学习如何编写实用的按键扫描程序。
本章所附例程在EE21学习板上调试通过，拥有板子的朋友可以直接下载附件对照学习。
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