大家好， 通過前一期的學習， 我們已經(jīng)對ICD2 仿真燒寫器和增強型PIC 實驗板的使用方法及學習方式有所了解與熟悉，學會了如何用單片機來控制發(fā)光管、繼電器、蜂鳴器、按鍵等資源，體會到了學習板的易用性與易學性，特別是當自己次動手編程點亮一個發(fā)光管時，相信對于初學者來說，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，一起來學習一下數(shù)碼管的工作原理及使用方法，這一期實驗將會更具生動性。

　　說到七段數(shù)碼管，它在家電及工業(yè)控制中有著很廣泛的應用， 例如用來顯示溫度、數(shù)量、重量、日期、時間等，具有顯示醒目、直觀的優(yōu)點。在一般的人機對話中，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)碼管作為一種應用十分普遍的顯示器件，可以在各種各樣的設備上見到，如圖1 所示就是某數(shù)字表頭顯示時候的效果圖。它很適合用在對價格、亮度等條件比較敏感，同時基本上只要求顯示數(shù)字量的時候，所以在數(shù)據(jù)顯示，定時控制等場合用得很多。常見的數(shù)碼管實物如圖2 所示。

圖1 數(shù)碼管顯示效果圖

圖2 數(shù)碼管實物圖

　　首先，我們先對相關理論知識進行一番了解。

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

　　別著急，我們一起慢慢來學。

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

　　顯示一個“2”字，那么應當是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)見圖3。

圖3 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖

　　由于驅(qū)動方式的差異，也就是對應在各個顯示段是低電平還是高電平點亮，數(shù)碼管又分成兩種類型，即共陽極和共陰極數(shù)碼管。所謂“共陽極”是指8 個LED 的陽極連接在一起組成公共端；同理“共陰極”則是8 個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

　　雖然通過上文原理的介紹，對數(shù)碼管的工作原理已經(jīng)了解，但當我們拿到一個數(shù)碼管時要正確地應用它還是一時不知如何下手，比如我們現(xiàn)在要求數(shù)碼管顯示“5”，應該怎么辦呢？首先我們需要明白一個事情，數(shù)碼管是不認識“5”的，當然也不認識其他數(shù)字，所以千萬別說，“給數(shù)碼管寫個“5”就行了”。數(shù)字只是種符號，對人來說是這樣的，對單片機而言也是，單片機只是通過LED 把內(nèi)部的結(jié)果用我們約定的方式顯示出來而已，這個“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

　　假設我們使用共陰極數(shù)碼管，那么我們就對照圖3 和圖4 來看看“5”是如何顯示出來的。首先對數(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亮的，即A、C、D、F、G。

　　知道了這些段需要點亮后，現(xiàn)在我們再來看一下增強型PIC 實驗板上數(shù)碼管的控制電路，因為我們需要將軟件和硬件相結(jié)合進行考慮如何來編程。

　　圖6 中的A,B,C,D,E,F,G,DP 分別與單片機的RC 口相連，用來控制顯示數(shù)字的形狀。Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8 這6 個三極管是用來片選數(shù)碼管，用來打開或關閉某一路數(shù)碼管，RA1、RA0、RA3、RA2、RA5、RA4 分別接在單片機的RA 口上，通過控制這些三極管的基極電平來打開或關閉數(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 這樣的段碼對應關系表，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

　　參照上面的過程，我們又可以列出共陰和共陽數(shù)碼管0~9 十個數(shù)字的段碼表，如表2 所示，在不改變硬件對應關系的前提下，段碼表可以通用。

表2 共陰、共陽數(shù)碼管段碼表

　　現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了整個顯示過程，所以我們也就有了寫程序的思路：程序中應該有一個變量，每隔一定時間在0~9 之間變化，然后按照這個數(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 中共陽這一項。

　　我們使用MPLab IDE 軟件來進行C 語言編程，它是我們的編程環(huán)境，同時我們可以通過使用ICD2仿真燒寫器和增強型PIC 實驗板連接進行程序的仿真調(diào)試和燒寫步驟，具體的操作步驟，我們已經(jīng)在前幾期做了詳細的說明和介紹，在此就不再重復，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)對硬件原理和軟件編寫思路進行了了解，現(xiàn)在我們可以輸入程序代碼進行調(diào)試了。我們在MPLab IDE 軟件中新建工程，加入源程序代碼，同時進行芯片型號的選擇和配置位的設置，我們實驗所用的芯片型號為PIC16F877A。上面理論說了一大堆，現(xiàn)在我們可以從這里開始動手了。本來6 個數(shù)碼管可以各自顯示不同數(shù)字，RA口動態(tài)掃描，每個瞬間只有一個管顯示，視覺上感到是6 位數(shù)。作為初次實驗，我們的任務是要讓六個數(shù)碼管同時顯示數(shù)字“0”~“9”字樣，時間間隔為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 文件來進行驗證，前者模式可以單步執(zhí)行，同時監(jiān)控程序變量在運行過程中的變化；后者直接燒入HEX 文件，實驗板直接脫機運行。

　　輸入了這么長一段程序后，作為初學者一定對有些語句會有點疑問，下面我們就來一起結(jié)合實際，看一下一些關鍵程序語句的作用。

　　#include<pic.h> 語句用來加載PIC 庫文件，數(shù)組display_numb 用來定義數(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1ms 的函數(shù)，void delay_ms（unsigned int time） 是延時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1000 毫秒= 延時1 秒的時間。語句“TRISC=0X00;” 用來設置RC 口的輸入、輸出狀態(tài)，在此我們設置為輸出；語句“TRISA=0X00;”用來設置RA 口的輸入、輸出狀態(tài)，在此我們設置為輸出。while（1） 是死循環(huán)語句，即周而復始地執(zhí)行{ } 內(nèi)的語句體，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]; 這兩類語句，即給RC口送一個字形碼，延時1 秒鐘后，又給RC 口賦予一個新的字形碼，在我們從實驗結(jié)果上看來就是數(shù)碼管在不停地顯示6 個相同的“0”~“9”這些數(shù)字。留給讀者設計，將一個6 位十進制數(shù)字（如201006）顯示出來的程序。

　　數(shù)碼管的原理與使用，我們暫講到這里，接下來幾期，我們將繼續(xù)一起學習增強型PIC 實驗板的其他各部分資源的原理與使用，使你對單片機應用的各方面知識都有所入門與提高。增強型PIC 實驗板系統(tǒng)資源豐富，可做實驗有：6 位LED 數(shù)碼管、8 路LED、直控鍵盤、蜂鳴器喇叭、繼電器試驗、I2C 總線接口、SPI 總線接口、160X 液晶、128X64液晶、紅外接收頭接口、步進電機驅(qū)動接口、AD模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換接口、串行時鐘芯片DS1302、溫度傳感器DS18B20 接口、RS232 串口通訊、外擴展接口以便外接更多的實驗資源。