嵌入式软件--51单片机 DAY 2

一、数码管

1.数码管概况

2.设计

（1）硬件设计

我们可以通过阴极控制显示的位置，通过阳极控制显示的内容。两个数码管共有8个阴极引脚和16个阳极引脚，如果所有引脚都直接接入MCU，会造成MCU引脚的极大浪费。

为了节省MCU的引脚，我们可以将两个数码管的阳极接在一起。

如此我们就有了8个阴极，8个阳极16个引脚。我们只需通过8个GPIO引脚就能控制这8位数码管的显示内容了。

既然是八位，我们很快想到了38译码器，通过三位二进制数字的输入控制八种结果。

由于51单片高电平的驱动能力很微弱，不足以点亮数码管，因此可以使用74HC245N作为驱动芯片，该芯片的用法如下。

有了74HC245之后，51单片引脚的输出就只用作信号，而驱动数码管的电流则由74HC245的电源提供。

（2）软件设计

为了实现当前需求，需要考虑两点，分别是显示位置和显示内容。确定显示位置称为数码管的位选，确定显示内容称为数码管的段选。

1》位选

 P13  P14 P15控制显示位置，连接数码管阴极，如果为0低电平就能导通显示。故控制位选。

P13接到了A0，P14接到了A1，P15接到了A2。

例：如果p15-p13输入为000，那么与y0相连的1号数码显示。

如果001，第二位显示

010，第三位显示

011，第四位显示

100，第五位显示

······

P17 P16 P15 P14 P13 P12 P11 P10

0      0       1     1      1     0     0       0

P1编码的中三位控制着位选。

2》段选

根据原理图可知，数码的段选通过单片机的P00~P07这7个引脚控制，具体的对应关系如下。

阳极连接。如果不点亮，给0即可。想显示，给1即可。

以上显示，代表着数字0，即给ABCDEF一个高电平1，G给0不亮，DP给0代表小数点不亮。

所以段选，P07（高位）--P01：0 0 1 1 1 1 1 1

那么可以给寄存器P0一个值0x3F.

通过p00-p07显示数码管的内容。通过让ABCDEFG、DP的亮灭，显示数字。

如此可以得到映射关系表：

3》代码实现

要求：静态显示，在任意位置，显示任意数字。

位选决定位置。根据位选的数位，决定P13~P15的取值。

段选，0~9的数字显示通过P00-P07控制。数字0要让ABCDEF亮起，如此编码就为：00111111

十六进制0x3F。数字2即为0x5B.

如果让数字在第一个位置亮起，P15~P13：0 0 0

段选好说，将数字编码2赋值于P0，2对应十六进制0X5B，即可通过控制数码管显示对应的数字。

位选需要动动脑筋，switch能够做到，但没有效率。我们用position形参，传递的是第几位。假设P1是定义的八位变量，P1=10 101 010,我们要在第4位显示数字，那么P15-P13：011   position：0000 0011，现在要做的就是将position的末三位赋值到P1的中三位，并不影响P1其他数位上的数字。

所以考虑怎样给到P1的中三位。

        P1：10 101 010

position：0000 0 011

为了更好的观察规律，先将position左移三位。

        P1：10 101 010

position：00 011 000

将P1的中三位置0，在与position做或运算。那么先让P1中三位置零，就与上11000111，其他几位都是1，1与任何数相与都是原来的数。

那么调整下方法：让position左移三位，让P1&11000111，在P1与position作或运算。

position<<=3;

P1&=11000111;//P1&=0xC7

p1|=position;

代码表示为：

#include <STC89C5xRC.H>
#define SMG_EN P36        // 数码管总开关
#define LED_EN P34        // LED灯总开关
typedef unsigned char u8; // 给无符号字符类型取别名，代表无符号8位
static u8 s_digit_codes[10] = {0x3F, // 00x06, // 10x5B, // 20x4F, // 30x66, // 40x6D, // 50x7D, // 60x07, // 70x7F, // 80x6F  // 9
};//编码数组
//定义函数
void DigitalTube_DisplaySingle(u8 position, u8 num_code)//一个参数位选：P13/P14/P15，一个参数段选
{P1 &= 0xC7;//按位与运算position <<= 3;P1 |= position;P0 = num_code;//数字编码赋予P0
}
void main()
{// 打开数码管总开关SMG_EN = 0;// 关闭LED灯总开关LED_EN = 0;DigitalTube_DisplaySingle(0, s_digit_codes[2]);//让数字显示在位选0第一个位置，显示内容为2while (1) {};
}

烧录以上代码到51核心板内，数码管第一个位置显示2就完成了。

4》变量声明

在C89标准中，所有声明的变量必须在作用域的最前边声明。C99就没有这个约束了。注意一下即可！

二、数码管动态显示

1.要求

我们先搞整数的显示。

2.设计

8位数码管同一时刻只能显示一个位置，通过高速的循环显示可以做到以上效果。

（1）思路

（2）代码实现

我们首先要定义一个显存数组。

#include <STC89C5xRC.H>
#define SMG_EN P36        // 数码管总开关
#define LED_EN P34        // LED灯总开关
typedef unsigned char u8; // 给无符号字符类型取别名，代表无符号8位
typedef unsigned long u32;
static u8 s_digit_codes[10] = {0x3F, // 00x06, // 10x5B, // 20x4F, // 30x66, // 40x6D, // 50x7D, // 60x07, // 70x7F, // 80x6F  // 9
};//编码数组
//定义显存数组
u8 buffer[8];
//定义函数
void DigitalTube_DisplaySingle(u8 position, u8 num_code)//一个参数位选：P13/P14/P15，一个参数段选
{P0=0x00;P1 &= 0xC7;//按位与运算position <<= 3;P1 |= position;P0 = num_code;//数字编码赋予P0
}
//设置显存数组，待展示数字
void DigitalTube_DisplayNum(u32 num)
{u8 i;for(i=0;i<8;i++){
buffer[i]=0x00;}//将数组内元素都初始化if (num==0){buffer[7]=s_digit_codes[0];return;}i=7;while (num>0){buffer[i]=s_digit_codes[num%10];num/=10;i--;}}
//动态扫描
void DigitalTube_Refresh()
{
u8 i;
for ( i = 0; i < 8; i++)
{DigitalTube_DisplaySingle(i,buffer[i]);
}}
void main()
{// 打开数码管总开关SMG_EN = 0;// 关闭LED灯总开关LED_EN = 0;DigitalTube_DisplayNum(12345);while (1) {DigitalTube_Refresh();};
}

上图的效果就实现了。

（3）实现负数

负数的表示编码为0x40,将之作为段选数组的最后一位，codes【10】。

Int_Digital.c

#include <STC89C5xRC.H>
#include "Int_DigitalTube.h"
#include "Com_Util.h"
//定义段选内容编码
static u8 codes[11]={0x3F,//00x06,//10x5B,//20x4F,//30x66,//40x6D,//50x7D,//60x07,//70x7F,//80x6F,//90x40//负号
};
//定义显存数组
static buffer[8];
//开关启动
void Int_DigitalTube_Init()
{SMG_EN=0;LED_EN=0;
}void Int_DigitalTube_DisplaySingle(u8 dig, u8 num)
{P0=0x00;P1&=0xC7;dig<<=3;P1|=dig;P0=num;
}void Int_DigitalTube_Displaynum(long num)
{
u8 i;
for(i=0;i<8;i++)
{buffer[i]=0x00;
}
if(num==0)
{buffer[7]=codes[0];return;
}
if(num<0)
{num=-num;i=7;while(num>0){buffer[i]=codes[num%10];num/=10;i--;}buffer[i]=codes[10];Com_Util_Delay1ms(1);
}else
{i=7;while(num>0){buffer[i]=codes[num%10];num/=10;i--;Com_Util_Delay1ms(1);}
}}void Int_DigitalTube_Refresh()
{u8 i;for(i=0;i<8;i++){Int_DigitalTube_DisplaySingle(i,buffer[i]);}
}

main.c

#include <STC89C5xRC.H>
#include "Com_Util.h"
#include "Int_DigitalTube.h"
void main()
{Int_DigitalTube_Init();Int_DigitalTube_Displaynum(-1235);while(1){Int_DigitalTube_Refresh();}
}

三、模块化编程

随着我们的代码越来越复杂，我们的main.c越来越长，阅读性也越来越差。如果将来开始做项目，我们可能要同时操作好几个模块，这种情况下我们无法再把代码写到同一个文件，而是要分模块管理代码。具体实现方法，就是将源码按照不同功能和模块，拆成若干部分源码，再用头文件相互引用。

1.命名规范

变量命名

函数命名

文件命名

2.代码分层规范

（1）目录

（2）驱动层

所有与芯片直接交互的自身硬件代码，例如GPIO开关、硬件UART/ADC的驱动、计时器等。

目录：Dri/

前缀：Dri_

（3）接口层

位于驱动层之上，通过标准接口驱动的外部硬件代码，没有外部硬件设备，可以不用这一层。

目录：Int/

前缀：Int_

（4）中间层

提供更高级的服务，如操作系统、文件系统、通信协议栈等。

简单项目用不到这一层。

目录：Mid/

前缀：Mid_

（5）应用层

包含应用程序的主要逻辑。实现与上层交互，不直接访问这一层。

目录：App/

前缀：App_

3.创建项目模板

为方便后续项目的创建，可以创建一个基础模板，后边项目全部基于模板创建。

（1）创建一个新的项目，取名为模板。

（2）配置项目

（3）项目规范结构

（4）编写通用代码

Com_Util.c

#include "Com_Util.h"
#include <INTRINS.H>void Com_Util_Delay1ms(u16 count)
{u8 i, j;while (count > 0) {count--;_nop_();i = 2;j = 199;do {while (--j);} while (--i);}
}

Com_Util.h

#ifndef __COM_UTIL_H__
#define __COM_UTIL_H__typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned long u32;void Com_Util_Delay1ms(u16 count);#endif // !1

（5）导出模板

下次使用本地模板点开ept文件即可。