3.2　使用并行接口点亮数码管

课件　使用并行接口点亮数码管

视频　使用并行接口点亮数码管

并行接口传输的特点就是数据同时发送，同时到达。单片机可以通过并行接口驱动数码管、LCD显示模块等设备，将其运行状态显示出来，更好地方便用户使用。

1.七段数码管

七段数码管也有人称其为八段数码管，它是由8个发光二极管组成的，其中7个长条形的发光二极管排列成中文“日”字形状，另一个小圆点在右下角作为小数点使用。其结构示意图如图3-5所示。这种组合可以显示0～9十个数字以及部分英文字母。

数码管由多段发光二极管彼此相连构成，这些二极管的连接方式有两种：一种是共阴极连接方式，即各发光二极管的所有阴极连接在一起共同接地，此时当某个发光二极管的阳极为高电平时，该发光二极管会点亮；另一种是共阳极连接方式，与共阴极数码管的连接方式正好相反，是所有发光二极管的阳极连接在一起共同接电源，此时当某个发光二极管的阴极为低电平时，该发光二极管会点亮。共阴极、共阳极数码管的内部电路原理图如图3-6所示。

使用数码管时，只需要将单片机的任一并行接口的8个引脚与数码管引脚一一对应（并行接口的0号引脚对应数码管的a段，1号引脚对应b段，以此类推）相连即可。通过并行接口输出数据即可达到控制数码管显示内容的目的，如图3-7所示。

通常将控制数码管显示内容的8位字节数据称为段选码。不同的段选码对应不同的数码显示。共阳极数码管与共阴极数码管的段选码正好互补，见表3-2。

【课堂练习】通过P1口控制一个数码管显示数字5。电路原理图见图3-7。

【分析】图3-7中所用的数码管公共端接地即为共阴极数码管。查表3-2可知，欲显示数字5，其段选码（共阴码）为1101101（即6DH）。通过P1口输出1101101就可控制该数码管点亮。由此编写出以下显示数字5的驱动程序。

图3-7中为数码管连接了一个排阻，这其中的道理与点亮一个发光二极管时，需要串联一个限流电阻用以保护发光二极管一样。排阻是一排电阻的简称，实质上就是多个电阻。Proteus中排阻有两种：一种是带有公共端的，名称为RESPACK；另一种是不带公共端的，名称为RX8。Proteus中七段数码管的英文名称为7SEG，共阳极为AN，共阴极为CAT。

将上述程序编译后，导入单片机，单击“仿真运行”按钮，即可观察到数码管点亮。

2.精确调整的延时函数

课件　使用单片机控制数码管显示输出数字

视频　使用单片机控制数码管显示输出数字

上例只是实现了一个数字的显示，如果要让数码管从0显示到9，且每隔50ms就变换一个数字又该怎么编写程序呢？

将上面课堂练习的代码简单修改，在显示每个数字后添加一个延时函数，就能简单实现每隔50ms变换一个数字的效果。

这里涉及延时函数实现50ms时间间隔问题。延时函数的实质就是利用单片机每条指令执行的时长固定，且严格按时序执行的特点，让它执行一些毫无意义的语句来耗费一点CPU的时间，以达到延缓系统运行的目的。要实现精确定时，必须依据振荡频率计算出机器周期的时长。

下面就介绍如何来精确地设定延时函数。

首先打开Keil，新建一个工程，选择单片机为AT89C51，晶振频率为12MHz，如图3-8所示。

延时函数的代码如下所示：

在这个延时函数中，会接收一个参数x，它就是要延时的时长，这个函数执行一次大约为0.988ms，十分接近1ms可以近似当作1ms，那么当x为50时，就相当于停顿了50ms。delay（）函数的一次执行时间与晶振的频率是密切相关的。晶振的频率越高，delay（）的一次执行时间就越短。

那么又是如何知道这个函数执行一次用了0.988ms呢？原来可以通过Keil的调试运行来观察程序的执行时间。当程序编写完成后，单击工具栏上的按钮，会出现程序调试窗口，如图3-9所示。

工具栏上的和分别表示单步执行和跳过函数继续执行。配合这两个工具按钮以及屏幕左侧的寄存器栏中的系统运行时间，就可以计算得出执行一次延时函数所需要的时间了。

进入设计程序后，先单击按钮，进行单步运行，当程序运行到delay（1）时，记下此时系统运行已经耗用的时间为0.0039100s，接着再单击按钮，即已经执行一次delay（1），再记录一下此时系统的时间为0.00137900s，二者之差为0.988ms。这就是延时函数执行一次所用的时间。

在上述延时函数中，主要通过两个循环来实现延时，内层循环[for（z=120；z>0；z--）；]是整个延时函数的关键，它运行的时间就是执行一次延时的耗时量，通过调整z的初始值，使其无限接近1ms。外层循环就是延时的倍数，与内层循环的时间量相乘，就是延时的时间。所以，上面延时函数执行一次约为0.988ms，欲延时50ms，就需要循环50÷0.988≈50，即这个循环执行50次就接近延时50ms。通过这个计算就可以编写精确的延时函数了。

下面，请读者思考一下，当系统晶振分别为6MHz、12MHz时，延时1ms需要设定的循环次数该是多少？

3.C51的数组及应用

【课堂练习】将设定好的延时函数添加到程序，并实现由9到0的数码倒计时显示，每个数字间隔50ms。

【分析】仍以图3-8所示电路原理图为例，通过前面的介绍，可以很快地写出如下代码：

……

观察上述代码，可以看出代码的规律很明显，都是通过P1口显示一个数字（只是方框内数字不同）然后再延时，但这样写的代码冗长易错，工作量也大；应用C51提供的数组结合循环语句则可以有效地减少代码，使程序可读性更强，代码更为精练。

C51中数组是同一数据类型数据的集合。利用数组可以一次性定义多个变量，对这些变量可以采用“数组名[下标]”的方式读取。将数组与循环相结合，利用循环变量当作数组的下标，就可以在循环当中，遍历到每一个数组值了。利用这个思路，将段选码定义为数组，程序执行时，只需要让P1口按顺序读取数组元素就能达到预期目标了。

定义数组的语法格式：

注意：定义数组时使用code关键字表示将该数组存放在程序存储器空间，因此带有code的数组元素值不可改变。如数组值在运行中会改变，则不要加code关键字。

数组的调用方法：

尤其需要特别提醒的是，C51中数组的下标都是从0开始计数的。如定义一个数组table，含有10个数字，则命令写为：

ucharcode table[10]={0x6f，0x7f，0x07，0x7d，0x6d，0x66，0x4f，0x5b，0x06，0x3f}；

上面数组中起始的数组元素是table[0]，其内容为0x6f；结束的元素是table[9]，其内容是0x3f，千万注意上面定义的数组中并不存在table[10]这个元素。

结合for循环，上面的倒计时程序就可简化为如下片段：

通过上述代码可以看见，数组配合循环语句后，极大地简化了代码，程序的结构也更加清晰，同时还避免了重复书写过多相同结构代码带来的错误，提高了编程效率。这种应用方法值得读者反复练习，并加以熟练运用。