【正文】 電子工業(yè)出版社 單片機(jī)控制技術(shù)項(xiàng)目式教程 （ C語言版） 電子工業(yè)出版社 項(xiàng)目 6 交通信號(hào) 燈的設(shè)計(jì) ? 能了解七段 LED數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理； ? 能理解數(shù)碼管的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示原理； ? 能掌握 LED數(shù)碼管靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示接口電路和軟件的設(shè)計(jì)； ? 能了解 51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)； ? 能理解 51單片機(jī)中斷的原理； ? 能掌握 51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的初始化方法； ? 能掌握交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 ? 學(xué)習(xí)目標(biāo) ? 敘述 LED數(shù)碼管靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示原理； ? 敘述 51單片機(jī)外部中斷的工作原理； ? 設(shè)計(jì) LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示的工作電路和控制軟件； ? 設(shè)計(jì) LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的工作電路和控制軟件； ? 設(shè)計(jì)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的硬件電路和控制軟件。 ? 工作任務(wù) 任務(wù) LED數(shù)碼管顯示數(shù)字的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目 6 交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì) 任務(wù) 中斷控制流水燈的設(shè)計(jì) 任務(wù) 交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目拓展 實(shí)驗(yàn)板 LCD液晶顯示的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目小結(jié) 思考與訓(xùn)練 LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)與顯示原理 任務(wù) LED數(shù)碼管顯示數(shù)字的設(shè)計(jì) LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示數(shù)字 LED數(shù)碼管由 8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中 7個(gè)發(fā)光二極管（ a～ g）作為 7段筆畫組成 “ 8” 字結(jié)構(gòu)（故也稱 7段 LED數(shù)碼管），剩下的 1個(gè)發(fā)光二極管（ h或 dp）組成小數(shù)點(diǎn)，所有發(fā)光二極管已在內(nèi)部完成連接，根據(jù)接法不同分為共陰 LED數(shù)碼管和共陽 LED數(shù)碼管兩類。 abcdefgd pc o ma bfgc o mcd pdec o mabfgcd pdec o mabfgcd pde (b)共陰極 (c)共陽極 (a)引腳圖 ? 若按規(guī)定使某些筆段上的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，就能夠顯示出不同的字符。例如：要顯示“ 0” ，就是讓 a段亮、 b段亮、 c段亮、 d段亮、 e段亮、 f段亮、 g段不亮及 DP段不亮（不顯示小數(shù)點(diǎn)）。對(duì)于共陰極LED數(shù)碼管，公共端要接地， a、 b、 c、 d、 e、 f端接高電平， g腳及DP腳接低電平。而共陽極 LED數(shù)碼管，公共端要接電源， a、 b、 c、d、 e、 f端接低電平， g腳及 DP腳接高電平。也就是說顯示同一個(gè)字符，兩種接法的 LED數(shù)碼管的七段顯示控制信息是不同的，互為反碼。 注意： 使 LED數(shù)碼管某段點(diǎn)亮必須具備 2個(gè)條件： ①共陰極管的公共端接低電平或接地，共陽極管的公共端接高電平或電源； ②共陰極管的筆段電極端接高電平或電源，共陽極管的筆段電極端低電平或接地。 LED數(shù)碼管顯示方式 1. 段碼和位碼 段碼 是數(shù)碼管顯示的一個(gè)基本概念，也叫字形碼或段選碼，它指數(shù)碼管為了顯示一個(gè)數(shù)字或符號(hào)，在各筆段電極上所加電平按照一定順序排列所組成的數(shù)字，與數(shù)碼管類型和排列順序有關(guān) 。 位碼 也叫位選碼，通過數(shù)碼管的公共端選中某一位數(shù)碼管。通常我們把數(shù)碼管公共端叫做 “ 位選線 ” ，筆段端叫做“ 段選線 ” 。 LED數(shù)碼管段碼表 顯示字符 字形碼 顯示字符 字形碼 共陽極 共陰極 共陽極 共陰極 0 COH 3FH A 88H 77H 1 F9H 06H b 83H 7CH 2 A4H 5BH C C6H 39H 3 BOH 4FH d A1H 5EH 4 99H 66H E 86H 79H 5 92H 6DH F 8EH 71H 6 82H 7DH — BFH 40H 7 F8H 07H P 8CH 73H 8 8OH 7FH P. 0CH F3H 9 9OH 6FH 熄滅 FFH 00H 顯然：共陽極和共陰極的字段碼互為反碼。 假設(shè)某一單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)外接了 8個(gè)數(shù)碼管，所有數(shù)碼管的 8個(gè)筆段“ a,b,c,d,e,f,g,dp” 的同名端已連在一起，單片機(jī) I/O口與數(shù)碼管的引腳的對(duì)應(yīng)控制關(guān)系如下表所示。 當(dāng) P0口的口線輸出低電平時(shí)，其對(duì)應(yīng)控制數(shù)碼管的段就點(diǎn)亮，否則，熄滅。當(dāng) P2口的口線輸出高電平時(shí)，其對(duì)應(yīng)控制的數(shù)碼管被選中，否則，被關(guān)閉。如果想在第二個(gè)顯示器顯示“ 6” ，單片機(jī)輸出的段碼應(yīng)為“ 10000010” ，位碼應(yīng)為“ 00000010” 。 單片機(jī)I/O口 數(shù)碼管的引腳 a b c d e f g DP 單片機(jī)I/O口 數(shù)碼管的引腳 第一個(gè)數(shù)碼管 第二個(gè)數(shù)碼管 第三個(gè)數(shù)碼管 第四個(gè)數(shù)碼管 第五個(gè)數(shù)碼管 第六個(gè)數(shù)碼管 第七個(gè)數(shù)碼管 第八個(gè)數(shù)碼管 應(yīng)用實(shí)例： 單片機(jī) I/O口與數(shù)碼管的引腳的對(duì)應(yīng)控制關(guān)系如上表所示，試確定數(shù)字 0～ 9的段選碼并填入表 ，確定每個(gè)數(shù)碼管的位碼并填入表 。如果想在第四個(gè)顯示器顯示 “ 4” ，試問單片機(jī)輸出的段碼和位碼應(yīng)該是多少 ？ 表 數(shù)字與段選碼對(duì)應(yīng)表 ?注意： 段碼與位碼可由設(shè)計(jì)者自行設(shè)定，不是固定不變的。 顯示字形 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 段碼 表 數(shù)碼管與位選碼對(duì)應(yīng)表 數(shù)碼管 第一個(gè) 第二個(gè) 第三個(gè) 第四個(gè) 第五個(gè) 第六個(gè) 第七個(gè) 第八個(gè) 位碼 2. LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管有很多種方法，按顯示方式分 靜態(tài)顯示 和 動(dòng)態(tài)顯示 。 LED數(shù)碼管工作在靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位數(shù)碼管的公共端連接在一起接地（共陰極）或接電源（共陽極），每位數(shù)碼管的每一個(gè)段都由一個(gè) I/O口線單獨(dú)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。之所以稱為靜態(tài)顯示，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制 LED，直到下一次再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)為止，在單片機(jī)的兩次傳送數(shù)據(jù)之間， LED數(shù)碼管顯示內(nèi)容靜止不變，不需要?jiǎng)討B(tài)刷新。 靜態(tài)顯示方式的 優(yōu)點(diǎn) ：編程簡單，顯示亮度高 缺點(diǎn) ：占用 I/O口線資源較多 四位靜態(tài)顯示電路 注意： 靜態(tài)顯示方式適合驅(qū)動(dòng)電路具有鎖存功能和顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。 1. LED數(shù)碼管的種類 單只 LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示數(shù)字 （ 1）按發(fā)光的顏色分類： LED數(shù)碼管按發(fā)光顏色可分為紅色、橙色、黃色和綠色等多種。發(fā)光顏色與發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料及其所摻雜質(zhì)有關(guān)。 （ 2）按發(fā)光強(qiáng)度分類： LED數(shù)碼管按發(fā)光強(qiáng)度可分為普通亮度 LED數(shù)碼管和高亮度 LED數(shù)碼數(shù)碼管。 （ 3）按顯示位數(shù)分類： LED數(shù)碼管按顯示位數(shù)可分為一位LED數(shù)碼管、雙位 LED數(shù)碼管和多位 LED數(shù)碼管。 2. LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)問題 發(fā)光二極管 LED工作電壓與發(fā)光顏色有關(guān)系，普通的發(fā)光二極管正偏壓降：紅色 ，黃色 ，藍(lán)白至少。工作電流 5~20mA左右。而 LED數(shù)碼管的筆段是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，每段的工作電流也必然在 5~20mA左右。電流過小，顯示器亮度就低，電流過大，顯示器很容易損壞。 注意： LED數(shù)碼管在使用中一定要串接電阻，以限制流過 每段的電流不大于額定值。 1. 任務(wù)要求 采用 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示方式，實(shí)現(xiàn)在一位 LED數(shù)碼管上顯示數(shù)字。具體要求如下： （ 1） 在數(shù)碼管上循環(huán)顯示數(shù)字“ 0123456789”； （ 2） 數(shù)字顯示間隔時(shí)間 1秒； （ 3） 利用查表法實(shí)現(xiàn)數(shù)字到段碼的轉(zhuǎn)換。 任務(wù)操作 2．任務(wù)分析 （ 1）在單片機(jī)的四個(gè)并行 I/O口中，選用單片機(jī)的 P1口與LED數(shù)碼管的段選線相連，其輸出的段碼控制數(shù)碼管各段點(diǎn)亮與熄滅，從而顯示不同的字形。為了能使各筆段正常發(fā)光，電路中串聯(lián)了限流電阻 R1~R8，限流電阻可用下式計(jì)算： （ UF ：段正向壓降 ， IF ：段工作電流）電路中 R取 330?。 ?????? )()(FFCCIUVR（ 2）利用查表法完成顯示數(shù)字到段碼的轉(zhuǎn)換。事先把數(shù)字 0~9的共陽極段碼放在程序存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)方法如下： unsigned char code table[]={ 0xc0， 0xf9， 0xa4， 0xb0，0x99， 0x92， 0x82， 0xf8， 0x80， 0x90}； ? table是用戶自行定義的數(shù)組名字，關(guān)鍵字 code使數(shù)組元素存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)區(qū)。 ? 要顯示某個(gè)數(shù)字時(shí)，只要從存儲(chǔ)器中取出其段碼，通過 P1口送給數(shù)碼管即可。假如要顯示“ 5”，數(shù)組元素 table[5]的內(nèi)容就是“ 5”的段碼，執(zhí)行 C語言語句 P1=table[5]，就可在數(shù)碼管上顯示“ 5”。 3．任務(wù)設(shè)計(jì) （ 1）器件的選擇 用一只 AT89C51單片機(jī)控制一只共陽極的數(shù)碼管，器件清單如表所列： 器件名稱 數(shù)量（只） AT89C51 1 1 22pF瓷片電容 2 22uF電解電容 1 1kΩ電阻 1 330Ω電阻 8 LED數(shù)碼管（紅色共陽極） 1 （ 2）硬件原理圖設(shè)計(jì) X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1C12 2 p FC22 2 p FC32 2 u FX11 2 MR9 1kR1 3 3 0R2 3 3 0R3 3 3 0R4 3 3 0R5 3 3 0R6 3 3 0R7 3 3 0R8 3 3 0（ 3）軟件程序設(shè)計(jì) //宏定義 include define uchar unsigned char define uint unsigned int //定義共陽極數(shù)碼管的段碼表 unsigned char code table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, 0x99, 0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}。 //延時(shí)子函數(shù)，大約 x毫秒延時(shí) void delayms(uint x) { uchar k。 uint j。 for(j=x。j0。j) for(k=110。k0。k)。 } 源