1.1 基本數(shù)字邏輯門(mén)電路
不管是數(shù)字電路，還是C語(yǔ)言，我們都會(huì)經(jīng)常遇到邏輯運(yùn)算和邏輯電路，在這里我介紹一下，大家先簡(jiǎn)單了解一下，知道有這么回事，回頭遇到了，再詳細(xì)研究。
首先，在“邏輯”這個(gè)概念范疇內(nèi)，存在真和假這兩個(gè)邏輯值，而將其對(duì)應(yīng)到數(shù)字電路或C語(yǔ)言中，就變成了“非0值”和“0值”這兩個(gè)值，即邏輯上的“假”就是數(shù)字電路或C語(yǔ)言中的“0”這個(gè)值，而邏輯“真”就是其它一切“非0值”。
然后，我們來(lái)具體分析一下幾個(gè)主要的邏輯運(yùn)算符。我們假定有2個(gè)字節(jié)變量：A和B，二者進(jìn)行某種邏輯運(yùn)算后的結(jié)果為F。
以下邏輯運(yùn)算符都是按照變量整體值進(jìn)行運(yùn)算的，通常就叫做邏輯運(yùn)算符：
&&：邏輯與，F(xiàn) = A && B，當(dāng)A、B的值都為真（即非0值，下同）時(shí)，其運(yùn)算結(jié)果F為真（具體數(shù)值為1，下同）；當(dāng)A、B值任意一個(gè)為假（即0，下同）時(shí)，結(jié)果F為假（具體數(shù)值為0，下同）。
||：邏輯或，F(xiàn) = A || B，當(dāng)A、B值任意一個(gè)為真時(shí)，其運(yùn)算結(jié)果F為真；當(dāng)A、B值都為假時(shí)，結(jié)果F為假。
! ：邏輯非，F(xiàn) = !A，當(dāng)A值為假時(shí)，其運(yùn)算結(jié)果F為真；當(dāng)A值為真時(shí)，結(jié)果F為假。
以下邏輯運(yùn)算符都是按照變量?jī)?nèi)的每一個(gè)位來(lái)進(jìn)行運(yùn)算的，通常就叫做位運(yùn)算符：
& ：按位與，F(xiàn) = A & B，將A、B兩個(gè)字節(jié)中的每一位都進(jìn)行與運(yùn)算，再將得到的每一位結(jié)果組合為總結(jié)果F，例如A = 0b11001100，B = 0b11110000，則結(jié)果F就等于0b11000000。
| ：按位或，F(xiàn) = A | B，將A、B兩個(gè)字節(jié)中的每一位都進(jìn)行或運(yùn)算，再將得到的每一位結(jié)果組合為總結(jié)果F，例如A = 0b11001100，B = 0b11110000，則結(jié)果F就等于0b11111100。
~ ：按位取反，F(xiàn) = ~A，將A字節(jié)內(nèi)的每一位進(jìn)行非運(yùn)算（就是取反），再將得到的每一位結(jié)果組合為總結(jié)果F，例如，A = 0b11001100，則結(jié)果F就等于0b00110011；這個(gè)運(yùn)算符我們?cè)谇懊娴牧魉疅魧?shí)驗(yàn)里已經(jīng)用過(guò)了，現(xiàn)在再回頭看一眼，是不是清楚多了。
^ ：按位異或，異或的意思是，如果運(yùn)算雙方的值不同（即相異）則結(jié)果為真，雙方值相同則結(jié)果為假。在C語(yǔ)言里沒(méi)有按變量整體值進(jìn)行的異或運(yùn)算，所以我們僅以按位異或?yàn)槔�，F(xiàn) = A ^ B，A = 0b11001100，B = 0b11110000，則結(jié)果F就等于0b00111100。
我們今后要看資料或芯片手冊(cè)的時(shí)候，會(huì)經(jīng)常遇到一些電路符號(hào)，表5-1就是數(shù)字電路中的常用符號(hào)，知道這些符號(hào)有利于我們理解器件的邏輯結(jié)構(gòu)，尤其重點(diǎn)認(rèn)識(shí)以下表中的“國(guó)外流行圖形符號(hào)”。在這里我們先簡(jiǎn)單看一下，后邊遇到了知道到這里查閱就可以了。
表5-1 數(shù)字邏輯門(mén)電路
1.2 定時(shí)器的學(xué)習(xí)
定時(shí)器是單片機(jī)的重點(diǎn)中的重點(diǎn)，但不是難點(diǎn)，大家一定要完全理解并且熟練掌握定時(shí)器的應(yīng)用。
1.2.1 定時(shí)器的初步認(rèn)識(shí)
時(shí)鐘周期：時(shí)鐘周期T是時(shí)序中最小的時(shí)間單位具體計(jì)算的方法就是1/時(shí)鐘源，我們KST-51單片機(jī)開(kāi)發(fā)板上用的晶振是11.0592M，那么對(duì)于我們這個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，時(shí)鐘周期=1/11059200秒。
機(jī)器周期：我們的單片機(jī)完成一個(gè)操作的最短時(shí)間。機(jī)器周期主要針對(duì)匯編語(yǔ)言而言，在匯編語(yǔ)言下程序的每一條語(yǔ)句執(zhí)行所使用的時(shí)間都是機(jī)器周期的整數(shù)倍，而且語(yǔ)句占用的時(shí)間是可以計(jì)算出來(lái)的，而C語(yǔ)言一條語(yǔ)句的時(shí)間是不可計(jì)算的。51單片機(jī)系列，在其標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)下一個(gè)機(jī)器周期是12個(gè)時(shí)鐘周期，也就是12/11059200秒�，F(xiàn)在有不少增強(qiáng)型的51單片機(jī)，其速度都比較塊，有的1個(gè)機(jī)器周期等于4個(gè)時(shí)鐘周期，有的1個(gè)機(jī)器周期就等于1個(gè)時(shí)鐘周期，也就是說(shuō)大體上其速度可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)51架構(gòu)的3倍或12倍。因?yàn)槲覀兪侵v標(biāo)準(zhǔn)的51單片機(jī)，所以我們后邊的課程如果遇到這個(gè)概念，全部是指12個(gè)時(shí)鐘周期。
這兩個(gè)概念了解即可，下邊就來(lái)我們的重頭戲，定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是單片機(jī)內(nèi)部的同一個(gè)模塊，通過(guò)配置SFR（特殊功能寄存器）可以實(shí)現(xiàn)兩種不同的功能，我們大多數(shù)情況下是使用定時(shí)器功能，因此我們的課程也是主要來(lái)講定時(shí)器功能，計(jì)數(shù)器功能大家自己了解下即可。
顧名思義，定時(shí)器就是用來(lái)進(jìn)行定時(shí)的。定時(shí)器內(nèi)部有一個(gè)寄存器，我們讓它開(kāi)始計(jì)數(shù)后，這個(gè)寄存器的值每經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)器周期就會(huì)加1一次，因此，我們可以把機(jī)器周期理解為定時(shí)器的計(jì)數(shù)周期。我們的秒表，每經(jīng)過(guò)一秒，數(shù)字加1，而這個(gè)定時(shí)器就是每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間，也就是12/11059200秒，數(shù)字加1。還有一個(gè)特別注意的地方，就是秒表是加到60后，秒就自動(dòng)變成0了，這種情況在單片機(jī)和計(jì)算機(jī)里我們稱之為溢出。那定時(shí)器加到多少才會(huì)溢出呢？定時(shí)器有幾種模式，假如是16位的定時(shí)器，也就是2個(gè)字節(jié)，最大值就是65535，那么加到65535后，再加1就算溢出，如果有其他位數(shù)的話，道理是一樣的，對(duì)于51單片機(jī)來(lái)說(shuō)，溢出后，這個(gè)值會(huì)直接變成0。從某一個(gè)初值，經(jīng)過(guò)計(jì)算確定的時(shí)間后溢出，這個(gè)過(guò)程就是其定時(shí)的含義。
1.2.2 定時(shí)器的寄存器描述
標(biāo)準(zhǔn)的51里邊只有定時(shí)器0和定時(shí)器1這兩個(gè)定時(shí)器，現(xiàn)在很多單片機(jī)也有多個(gè)定時(shí)器的，在這里我們先講定時(shí)器0和1。那么我前邊提到過(guò)，對(duì)于單片機(jī)的每一個(gè)功能模塊，都是由他的SFR，也就是特殊功能寄存器來(lái)控制。而和定時(shí)器有關(guān)的特殊功能寄存器，有以下幾個(gè)，大家不需要去記憶這些寄存器的名字和作用，你只要大概知道就行，用的時(shí)候，隨時(shí)可以查手冊(cè)，找到每個(gè)寄存器的名字和每個(gè)寄存器所起到的作用。
表5-2 定時(shí)值存儲(chǔ)寄存器
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名稱 |
描述 |
SFR地址 |
|
TH0 |
定時(shí)器0高字節(jié) |
8CH |
|
TL0 |
定時(shí)器0低字節(jié) |
8AH |
|
TH1 |
定時(shí)器1高字節(jié) |
8DH |
|
TL1 |
定時(shí)器1低字節(jié) |
8BH |
表5-3 TCON--定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器的位分配(地址：88H)
可位尋址；復(fù)位值：0x00；復(fù)位源：任何復(fù)位
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位 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
符號(hào) |
TF1 |
TR1 |
TF0 |
TR0 |
IE1 |
IT1 |
IE0 |
IT0 |
表5-4 TCON--定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器的位描述
|
位 |
符號(hào) |
描述 |
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7 |
TF1 |
定時(shí)器1溢出標(biāo)志。一旦定時(shí)器1發(fā)生溢出時(shí)硬件置1。清零有兩種方式：軟件清零，或者進(jìn)入定時(shí)器中斷時(shí)硬件清零。 |
|
6 |
TR1 |
定時(shí)1運(yùn)行控制位。軟件置位/清零來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)/關(guān)閉定時(shí)器。 |
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5 |
TF0 |
定時(shí)器0溢出標(biāo)志。一旦定時(shí)器0發(fā)生溢出時(shí)硬件置1。清零有兩種方式：軟件清零，或者進(jìn)入定時(shí)器中斷時(shí)硬件清零。 |
|
4 |
TR0 |
定時(shí)0運(yùn)行控制位。軟件置位/清零來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)/關(guān)閉定時(shí)器。 |
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3 |
IE1 |
外部中斷部分，與定時(shí)器無(wú)關(guān)，暫且不看 |
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2 |
IT1 |
|
1 |
IE0 |
|
0 |
IT0 |
大家注意在表5-4中的描述中，只要寫(xiě)到硬件置1或者清0的，就是指一旦符合條件，單片機(jī)自動(dòng)完成的動(dòng)作，只要寫(xiě)軟件置1或者清0的，是指我們用程序去完成這個(gè)動(dòng)作，后邊課程中不再做說(shuō)明。
表5-2中的寄存器，是存儲(chǔ)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值的，兩個(gè)字節(jié)的用于定時(shí)器1,兩個(gè)字節(jié)用于定時(shí)器0。
表5-3中有TF1、TR1、TF0、TR0這4位需要我們理解清楚。兩位定時(shí)器1的，兩位定時(shí)器0的，我們只解釋定時(shí)器1的，定時(shí)器0的同理。先看TR1，當(dāng)我們程序中寫(xiě)TR1 = 1以后，定時(shí)器值就會(huì)每經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)器周期加1，當(dāng)我們程序中寫(xiě)TR1 = 0以后，定時(shí)器值就會(huì)保持不變化。TF1，這個(gè)是一個(gè)標(biāo)志位，他的作用是告訴我們定時(shí)器溢出了。比如我們的定時(shí)器設(shè)置成16位的定時(shí)器，那么每經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，TL1加1一次，當(dāng)TL1加到255后，再加1，TL1變成0，TH1會(huì)加1一次，如此一直加到TH1和TL1都是255（即TH1和TL1組成的16位整型數(shù)為65535）以后，再加1一次，那么就會(huì)溢出，TH1和TL1同時(shí)都變?yōu)?，只要一溢出，TF1馬上自動(dòng)變成1，告訴我們定時(shí)器溢出了，僅僅是提供給我們一個(gè)信號(hào)，讓我們知道定時(shí)器溢出了，它不會(huì)對(duì)定時(shí)器是否繼續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生任何影響。
表5-5 TMOD--定時(shí)器方式控制寄存器的位分配(地址 89H)
不可位尋址；復(fù)位值：0x00；復(fù)位源：任何復(fù)位
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位 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
符號(hào) |
GATE
(T1) |
C/T
(T1) |
M1
(T1) |
M0
(T1) |
GATE
(T0) |
C/T
(T0) |
M1
(T0) |
M0
(T0) |
細(xì)心的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)，TCON那個(gè)地方標(biāo)注的是“可位尋址”，TMOD這里標(biāo)注的是“不可位尋址”。這個(gè)地方的意思就是比如TCON有一位TR1，我們可以在程序中直接進(jìn)行TR1 = 1；這樣操作。但是(T1)M1 = 1；這樣的操作就是錯(cuò)誤的。我們要操作就必須一次操作一個(gè)字節(jié)，就是必須一次性對(duì)TMOD所有位操作，不能對(duì)其中某一位單獨(dú)進(jìn)行操作。
表5-6 TMOD--定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器的位描述
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符號(hào) |
描述 |
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T1/T0 |
在表5-5中，標(biāo)T1的表示控制定時(shí)器1的位，標(biāo)T0的表示控制定時(shí)器0的位。 |
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GATE |
該位被置1時(shí)為門(mén)控位。僅當(dāng)’INTx’腳為高并且’TRx’控制位被置1時(shí)使能定時(shí)器’x’，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)該位被清0時(shí)，只要’TRx’位被置1，定時(shí)器x就使能開(kāi)始計(jì)時(shí)，不受到單片機(jī)引腳’INTx’外部信號(hào)的干擾，常用來(lái)測(cè)量外部信號(hào)脈沖寬度。這是定時(shí)器一個(gè)額外功能，本節(jié)課暫不介紹。 |
|
C/T |
定時(shí)器或計(jì)數(shù)器選擇位。該位被清零時(shí)用作定時(shí)器功能(內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘)，被置1用作計(jì)數(shù)器功能。
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表5-7 TMOD--定時(shí)器方式控制寄存器M1/M0工作模式
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M1 |
M0 |
工作模式 |
描述 |
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0 |
0 |
0 |
兼容8048單片機(jī)的13位定時(shí)器，THn的8位和TLn的5位組成一個(gè)13位定時(shí)器 |
|
0 |
1 |
1 |
THn和TLn組成一個(gè)16位的定時(shí)器 |
|
1 |
0 |
2 |
8位自動(dòng)重裝模式，定時(shí)器溢出后THn重裝到TLn中 |
|
1 |
1 |
3 |
禁用定時(shí)器1，定時(shí)器0變成2個(gè)8位定時(shí)器 |
以上這4種模式的配置，其中模式0是為了兼容老的8048單片機(jī)而設(shè)的，現(xiàn)在的51幾乎不會(huì)用到這種模式，而模式3根據(jù)我的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，他的功能模式2完全可以取代，所以基本上也是不用，那么我們重點(diǎn)就學(xué)習(xí)模式1和模式2。
模式1就是THn和TLn組成了一個(gè)16位的定時(shí)器，取值范圍是0到65535，溢出后，只要不對(duì)THn和TLn重新賦值，則從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。模式2的功能是自動(dòng)裝載，就是TLn溢出后，TFn就直接置1了，并且THn的值直接賦給TLn，然后TLn從新賦值的這個(gè)數(shù)字開(kāi)始計(jì)數(shù)。這個(gè)功能可以用來(lái)產(chǎn)生串口的通信波特率，我們講串口的時(shí)候要用到，本章節(jié)我們重點(diǎn)來(lái)學(xué)習(xí)模式1。為了加深大家理解這個(gè)定時(shí)器原理，我們來(lái)看一下他的模式1的電路示意圖5-1。
圖5-1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模式1示意圖
我?guī)е蠹襾?lái)分析一下這個(gè)示意圖，后邊如果手冊(cè)中遇到，大家也就會(huì)自己研究了。OSC框表示時(shí)鐘頻率，因?yàn)槲覀?個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)時(shí)鐘周期，所以那個(gè)d就等于12。下邊GATA右邊的那個(gè)門(mén)是一個(gè)非門(mén)電路，再右側(cè)是一個(gè)或門(mén)，再往右是一個(gè)與門(mén)電路，大家可以對(duì)照一下5-1節(jié)的內(nèi)容。
圖上可以看出來(lái)，下邊部分電路是控制了上邊部分，那我們先來(lái)看下邊是如何控制的，我們以定時(shí)器0為例。
1、TR0和下邊或門(mén)電路的結(jié)果要進(jìn)行與門(mén)運(yùn)算，TR0如果是0的話，與運(yùn)算完了肯定是0，所以確定如果要讓定時(shí)器工作，TR0 = 1。
2、與門(mén)結(jié)果要想是1，那或門(mén)出來(lái)的信號(hào)必須也得是1才行。在GATE位為1的情況下，經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)變成0，或門(mén)電路結(jié)果要想是1的話，那INT0即P3.2引腳必須是1的情況下，這個(gè)時(shí)候定時(shí)器才會(huì)工作，而INT0引腳是0的情況下，定時(shí)器不工作，這就是GATE位的作用。
3、當(dāng)GATE位為0的時(shí)候，經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)變成1，不管INT0引腳是什么電平，經(jīng)過(guò)或門(mén)電路后則肯定是1，定時(shí)器就會(huì)工作。
4、要想讓定時(shí)器工作，就是加1，從圖上看有兩種方式，第一種方式是那個(gè)開(kāi)關(guān)打到上邊的箭頭，就是C/T = 0的時(shí)候，一個(gè)機(jī)器周期TL就會(huì)加1一次，當(dāng)開(kāi)關(guān)打到下邊的箭頭，即C/T =1的時(shí)候，T0引腳即P3.4引腳來(lái)一個(gè)脈沖，TL就加1一次，這也就是計(jì)數(shù)器功能。
INT0引腳是P3.2，INT1引腳是P3.3，T0引腳是P3.4，T1引腳是P3.5，這個(gè)可以從我們KST-51開(kāi)發(fā)板原理圖上看出來(lái)。
1.2.3 定時(shí)器程序應(yīng)用
了解了定時(shí)器相關(guān)的寄存器，那么我們下面就來(lái)做一個(gè)定時(shí)器的程序，鞏固一下我們學(xué)到的內(nèi)容。我們這節(jié)課的程序先使用定時(shí)器0，在使用定時(shí)器的時(shí)候，需要以下幾個(gè)步驟：
第一步：設(shè)置特殊功能寄存器TMOD，配置好工作模式；
第二步：設(shè)置計(jì)數(shù)寄存器TH0和TL0的初值；
第三步：設(shè)置TCON，通過(guò)打開(kāi)TR0位來(lái)讓定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。
第四步：判斷TCON寄存器的TF0位，監(jiān)測(cè)定時(shí)器溢出情況。
寫(xiě)程序之前，我們要先來(lái)學(xué)會(huì)計(jì)算如何用定時(shí)器定時(shí)時(shí)間。我們的晶振是11.0592M，時(shí)鐘周期就是1/11059200，機(jī)器周期就是12/11059200，我們假如要定時(shí)20ms，就是0.02秒，要經(jīng)過(guò)x個(gè)機(jī)器周期得到0.02秒，我們來(lái)算一下x*12/11059200=0.02，得到x= 18432。那么我們現(xiàn)在16位的定時(shí)器溢出值是65536，我們可以這樣，先給TH0和TL0一個(gè)初值，讓他們經(jīng)過(guò)18432個(gè)機(jī)器周期后剛好溢出，溢出后我們可以通過(guò)檢測(cè)TF0位得知，就剛好是0.02秒。這個(gè)初值y = 65536 - 18432 = 47104，轉(zhuǎn)成16進(jìn)制就是0xB800，那么就是TH0 = 0xB8，TL0 = 0x00。
那0.02秒我們已經(jīng)定時(shí)出來(lái)了，細(xì)心的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)绻踔抵苯咏o一個(gè)0x0000，一直到65536溢出，定時(shí)器定時(shí)值最大也就是71ms左右，那么我們想定時(shí)更長(zhǎng)時(shí)間怎么辦呢？用你小學(xué)學(xué)過(guò)的邏輯，倍數(shù)關(guān)系就可以解決此問(wèn)題。
那好了，我們下面就用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)以下這個(gè)功能。
#include<reg52.h> //包含寄存器的庫(kù)文件
sbit LED = P0^0;
sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;
void main()
{
unsigned char counter = 0;
ENLED = 0; ADDR0 = 0; ADDR1 = 1;
ADDR2 = 1; ADDR3 = 1; LED = 1; //74HC138和LED燈初始化部分
TMOD = 0x01; //設(shè)置定時(shí)器0為模式1
TH0 = 0xB8;
TL0 = 0x00; //定時(shí)值初值
TR0 = 1; //打開(kāi)定時(shí)器0
while(1)
{
if(1 == TF0) //判斷定時(shí)器0是否溢出
{
TF0 = 0;
TH0 = 0xB8; //一旦溢出后，重新賦值
TL0 = 0x00;
counter++;
if(50 == counter) //判斷定時(shí)器0溢出是否達(dá)到50次
{
counter = 0; //counter清0，重新計(jì)數(shù)
LED = !LED; //LED取反操作，0-->1，1-->0
}
}
}
}
程序都有注釋，不難理解，這里要解釋一個(gè)地方，就是兩次if判斷，細(xì)心的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)，if(1 == TF0)這句，我把1寫(xiě)前邊，這個(gè)地方我推薦新手按照我這樣來(lái)寫(xiě)，因?yàn)槿绻覀儗?xiě)if(TF0 == 1)，作為新手來(lái)說(shuō)，不小心丟掉一個(gè)’=’號(hào)后，寫(xiě)成if(TF0 = 1)，這樣實(shí)際上在語(yǔ)法上是可以通過(guò)的，我們用的Keil4還會(huì)出一個(gè)警告說(shuō)明一下，Keil以前的版本以及一些其他軟件，可能根本不會(huì)出任何錯(cuò)誤或者警告提示，但是這樣產(chǎn)生的Hex文件下載到單片機(jī)里邊，程序就錯(cuò)了，大家可以改改試試看。
本程序?qū)崿F(xiàn)的結(jié)果是我們板子上最右邊的小燈點(diǎn)亮持續(xù)一秒，熄滅持續(xù)一秒，也就是以0.5HZ的頻率進(jìn)行閃爍。
1.3 數(shù)碼管學(xué)習(xí)
小燈是一種簡(jiǎn)單的LED，給我們視覺(jué)效果只能通過(guò)亮和滅來(lái)表達(dá)簡(jiǎn)單信息。而這節(jié)課我們要來(lái)學(xué)習(xí)一種表達(dá)更加明確的器件，數(shù)碼管。
1.3.1 數(shù)碼管的基本介紹
先給大家提供一張?jiān)韴D看一下，如圖5-1所示。
圖5-2 數(shù)碼管原理圖
這是比較常見(jiàn)的數(shù)碼管的原理圖，我們板子上一共有6只數(shù)碼管。前邊有了LED小燈的學(xué)習(xí)，數(shù)碼管學(xué)習(xí)就會(huì)輕松的多了。從圖5-1能看出來(lái)，數(shù)碼管共有a,b,c,d,e,f,g,dp這8個(gè)段，而實(shí)際上，這8個(gè)段每一段都是一個(gè)LED小燈，所以數(shù)碼管就是由8個(gè)LED小燈所組成的。我們看一下數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖5-2。
圖5-3 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖
數(shù)碼管分為共陽(yáng)數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管，所謂的共陰數(shù)碼管就是8只LED小燈的陰極是接在一起的，也就是陰極是公共端，由陽(yáng)極來(lái)控制小燈是否亮滅。同理，共陽(yáng)數(shù)碼管就是陽(yáng)極是接到一起的，大家可以仔細(xì)研究下圖5-2。細(xì)心的同學(xué)也會(huì)發(fā)現(xiàn)，數(shù)碼管上邊有2個(gè)com，實(shí)際上就是我們數(shù)碼管的公共端。為什么有2個(gè)，我個(gè)人認(rèn)為，一方面有2個(gè)可以起到對(duì)稱的效果，剛好是10個(gè)引腳，另外一個(gè)方面，公共端通過(guò)的電流較大，我們初中就學(xué)過(guò)，并聯(lián)電路電流之和等于總電流，用2個(gè)com可以把公共電流平均到2個(gè)引腳上去，降低線路承受的電流。
從我們板子的電路圖上能看出來(lái)，我們所用的數(shù)碼管是共陽(yáng)數(shù)碼管，如圖5-3所示。
圖5-4 共陽(yáng)數(shù)碼管電路
他們的com是接到了正極上，當(dāng)然了，和LED小燈電路類似，也是由74HC138控制了三極管的導(dǎo)通來(lái)控制整個(gè)數(shù)碼管的電流，我們先來(lái)看DS1這個(gè)數(shù)碼管。原理圖上可以看出來(lái)，控制DS1的三極管是Q17，控制Q17的引腳是LEDS0，對(duì)應(yīng)到74HC138上邊就是Y0端的輸出。
圖5-5 74HC138控制圖
我們現(xiàn)在的目的是讓LEDS0這個(gè)引腳輸出低電平，相信大家現(xiàn)在可以獨(dú)立根據(jù)前邊學(xué)到的內(nèi)容把ADDR0，ADDR1，ADDR2，ADDR3，ENLED這4個(gè)輸入狀態(tài)寫(xiě)出來(lái)，現(xiàn)在大家不要偷懶，都去根據(jù)138的手冊(cè)去寫(xiě)一下，不需要你記住這些結(jié)論，但是遇到就寫(xiě)一次，鍛煉過(guò)幾次后，遇到同類芯片自己就知道如何去解決問(wèn)題了。
數(shù)碼管通常是用來(lái)顯示數(shù)字的，我們板子上的6個(gè)數(shù)碼管，習(xí)慣上我們稱之為6位，那控制位選擇的就是74HC138了。而數(shù)碼管內(nèi)部的8個(gè)LED小燈我們稱之為數(shù)碼管的段，那么數(shù)碼管的段選擇（即該段的亮滅）是通過(guò)P0口控制，經(jīng)過(guò)74HC245驅(qū)動(dòng)。
1.3.2 數(shù)碼管的真值表
數(shù)碼管的8個(gè)段，我們直接當(dāng)成8個(gè)LED小燈來(lái)控制，那就是a、b、c、d、e、f、g、dp一共8個(gè)LED小燈。我們通過(guò)圖5-1可以輕而易舉的看出來(lái)，如果我們點(diǎn)亮b和c這兩個(gè)LED小燈，也就是數(shù)碼管的b段和c段，其他的所有的段都熄滅的話，就可以讓數(shù)碼管DS1顯示一個(gè)數(shù)字1，那么這個(gè)時(shí)候?qū)嶋H上P0的值的二進(jìn)制就是0b11111001，十六進(jìn)制就是0xF9。也有可以自動(dòng)生成數(shù)碼管段位碼的軟件可以從http://www.torrancerestoration.com/mcudown/ 下載文件名是"數(shù)碼管段位設(shè)碼程序.rar"，那么我們寫(xiě)一個(gè)程序進(jìn)去，看看讓數(shù)碼管顯示一下看看。
#include<reg52.h> //包含寄存器的庫(kù)文件
sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;
void main()
{
unsigned char j = 0;
unsigned int i = 0;
ENLED = 0;
ADDR0 = 0;
ADDR1 = 0;
ADDR2 = 0;
ADDR3 = 1; //74HC138開(kāi)啟三極管Q17
while(1) //程序死循環(huán)
{
P0 = 0xF9; //打開(kāi)數(shù)碼管b和c段
}
}
大家把這個(gè)程序編譯一下，下載到單片機(jī)里會(huì)發(fā)現(xiàn)，最右側(cè)的數(shù)碼管成功顯示1這個(gè)數(shù)字。
同樣的方法，我們可以把其他的數(shù)字都成功的在數(shù)碼管上顯示出來(lái)，而數(shù)碼管顯示的數(shù)字對(duì)應(yīng)給P0的賦值，我們叫做數(shù)碼管的真值表。我們來(lái)列一下我們這個(gè)電路圖的數(shù)碼管真值表，注意，這個(gè)真值表里顯示的數(shù)字都不帶小數(shù)點(diǎn)。
表5-1 數(shù)碼管真值表
|
數(shù)字 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
真值表 |
0xC0 |
0xF9 |
0xA4 |
0xB0 |
0x99 |
0x92 |
0x82 |
0xF8 |
|
數(shù)字 |
8 |
9 |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
|
真值表 |
0x80 |
0x90 |
0x88 |
0x83 |
0xC6 |
0xA1 |
0x86 |
0x8E |
大家可以把上邊那個(gè)數(shù)碼管顯示1的那個(gè)程序中的P0的賦值隨便修改成我們表5-1中的真值表里的數(shù)字試試看，把數(shù)碼管顯示的數(shù)字顯示出來(lái)。
1.3.3 數(shù)碼管的靜態(tài)顯示
從第三課我們學(xué)習(xí)74HC138以后，我們了解到74HC138同時(shí)一次只能讓一個(gè)輸出口為低電平，也就是在一個(gè)時(shí)刻內(nèi)，我們只能讓一個(gè)數(shù)碼管顯示，始終選通數(shù)碼管并且可以根據(jù)我們的P0總線的信號(hào)來(lái)改變這個(gè)數(shù)碼管的值，我們可以理解為數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。
數(shù)碼管靜態(tài)顯示是對(duì)應(yīng)動(dòng)態(tài)顯示而言的，靜態(tài)顯示對(duì)于一兩個(gè)數(shù)碼管還行，多個(gè)數(shù)碼管，靜態(tài)顯示實(shí)現(xiàn)的意義就沒(méi)有了。這節(jié)課我們先用一個(gè)數(shù)碼管的靜態(tài)顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的秒表，為下節(jié)課的動(dòng)態(tài)顯示打下基礎(chǔ)。
先來(lái)介紹一個(gè)51單片機(jī)的關(guān)鍵字code。我們前邊課程定義變量的時(shí)候，一般用到unsigned char或者unsigned int這兩個(gè)關(guān)鍵字，這樣定義的變量都是放在我們的單片機(jī)的RAM中，我們?cè)诔绦蛑锌梢噪S意去改變這個(gè)變量的值。但是還有一種常數(shù)，我們?cè)诔绦蛑幸褂茫菂s不進(jìn)行對(duì)這個(gè)值的改變，這種值我們可以加一個(gè)code關(guān)鍵字修飾一下，修飾完畢后，這個(gè)值就會(huì)存儲(chǔ)到我們的程序空間flash中，這樣可以大大節(jié)省我們單片機(jī)的RAM的使用量，畢竟我們的RAM空間比較小，而程序空間是很大的。比如我們現(xiàn)在要使用的數(shù)碼管真值表，我們來(lái)看一下我們下邊的這個(gè)程序。
#include<reg52.h> //包含寄存器的庫(kù)文件
sbit LED = P0^0;
sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;
unsigned char code LedChar[] = {
0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,
0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8e
}; //用數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)數(shù)碼管真值表，下一課詳細(xì)介紹數(shù)組
void main()
{
unsigned char counter = 0;
unsigned char j = 0;
ENLED = 0; ADDR0 = 0; ADDR1 = 0;
ADDR2 = 0; ADDR3 = 1; P0 = 0XFF; //74HC138和P0初始化部分
TMOD = 0x01; //設(shè)置定時(shí)器0為模式1
TH0 = 0xB8;
TL0 = 0x00; //定時(shí)值初值
TR0 = 1; //打開(kāi)定時(shí)器0
while(1)
{
if(1 == TF0) //判斷定時(shí)器0是否溢出
{
TF0 = 0;
TH0 = 0xB8; //溢出后，重新賦值
TL0 = 0x00;
counter++;
if(50 == counter) //判斷定時(shí)器0溢出是否達(dá)到50次
{
counter = 0; //counter清0，重新計(jì)數(shù)
P0 = LedChar[j++]; //把數(shù)組里的對(duì)應(yīng)值送給P0
if(16 == j) //當(dāng)顯示到F后，歸0重新開(kāi)始
{
j = 0;
}
}
}
}
}
1.4 作業(yè)
1、熟練掌握單片機(jī)定時(shí)器的原理和應(yīng)用方法。
2、通過(guò)研究定時(shí)器模式1的示意圖，自己打開(kāi)STC89C52RC數(shù)據(jù)手冊(cè)的定時(shí)器部分，獨(dú)立研究模式0、模式2和模式3的示意圖，鍛煉一下研究示意圖的能力。
3、使用定時(shí)器來(lái)做流水燈的左右移動(dòng)以及花樣變化的跑馬燈。
4、了解數(shù)碼管的原理，掌握數(shù)碼管的真值表的計(jì)算方法。
5、編程實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示秒表的倒計(jì)時(shí)。
[復(fù)制鏈接]
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