【文章內(nèi)容簡介】 光二極管具有良好的串色性。由于發(fā)光二極管體積小、工作電壓低、壽命長、單色性好和響應(yīng)速度快，因此應(yīng)用很廣。如電平指示器、指示燈、七段數(shù)字顯示器等。 首先介紹一下雙色二極管的功能和用法。，1個雙色二極管有3個引腳，引腳2均為信號“﹢”端，引腳3為GND端（信號“——”）。引腳電平（TTL電平）： 雙色二極管外觀圖引腳1引腳2二極管狀態(tài)00熄滅01綠色10紅色11混合色2． LED顯示器LED即發(fā)光二極管。LED顯示器有單個、七段和點陣式等幾種類型。單個LED顯示器常用于顯示儀器的狀態(tài)。儀器內(nèi)微處理器經(jīng)數(shù)據(jù)總線D0~D7，輸出待顯示的代碼，送至輸出接口，當(dāng)其輸出端Q0為低電平時，LED顯示器正向?qū)úl(fā)亮，反之則熄滅。七段LED顯示器由數(shù)個LED組成一個陣列，并封裝于一個標(biāo)準(zhǔn)的外殼中。為適用于不同的驅(qū)動電路，有共陽極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)。用七段LED顯示器可組成0~9數(shù)字和多種字母。為了適應(yīng)個中裝置的需要，這種顯示中還提供有一個小數(shù)點，所以實際共有八段。為了顯示某個數(shù)或字符，就要點亮對應(yīng)的段，這就需要譯碼。譯碼有硬件譯碼和軟件譯碼之分。硬件譯碼電路的優(yōu)點是計算機時間的開銷比較小，但是硬件開支大。與硬件電路相比，軟件譯碼顯示電路省去硬件譯碼器，其BCD碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的段碼這項工作由軟件來完成。共陽極和共陰極顯示器的段碼互為反碼。微處理器有較強的邏輯控制能力，采用軟件譯碼并不復(fù)雜。采用軟件譯碼不僅可使硬件電路簡化，而且其譯碼邏輯可隨編程設(shè)定，不受硬件邏輯的限制。所以智能儀器使用較多的是軟件譯碼方式。七段LED顯示器只能顯示數(shù)字和部分字符，并且字符顯示的形狀與印刷體相差很大，識別比較困難。點陣式LED顯示器是以點陣格式進行顯示的，因而顯示的符號比較逼真。這是點陣式顯示器的優(yōu)越之處。點陣式顯示器電路不足之處是接口電路及控制程序較復(fù)雜。點陣式顯示器的格式一般有47，57，79等幾種，最常用的是57點陣。57點陣字符顯示器由35只LED顯示單元排成5列7行矩陣格式。，RC5口作為串行數(shù)據(jù)的同步時鐘端，與74LS164的數(shù)據(jù)輸入端相連；RC3口作為串行數(shù)據(jù)的同步時鐘端，與74LS164的數(shù)據(jù)輸出端均與SPI方式時端口一樣；實際應(yīng)用中，若不用SPI方式，而用模擬數(shù)據(jù)串行口，可以用任何普通I/O斷口代替。兩片移位寄存器74LS164的并行數(shù)據(jù)輸出端則分別與兩片數(shù)據(jù)緩沖器74LS244的輸入端相連，RD7口作為數(shù)據(jù)緩沖器74LS244的門控信號輸出端，控制74LS244的通斷。每4個雙色二極管和1個數(shù)碼管一組，二極管的8個信號“﹢”端，分別與第一片74LS244的8位數(shù)據(jù)輸出端相連，數(shù)碼管的8位數(shù)據(jù)輸入端，分別與第二片74LS244的8位數(shù)據(jù)輸入端相連，每組二極管和數(shù)碼管的GND端都與CD 405的1個輸入通道相CD4051的輸出端與系統(tǒng)的“地”相連。RE0~RE1口作為地址譯碼輸出端口，用于多路開關(guān)CD4051的4路通道選擇，每一時刻只有一組共4個二極管和1個數(shù)碼管被選通，其GND端同系統(tǒng)的“地”構(gòu)成通路，其他的二極管與數(shù)碼管則不能構(gòu)成通路。每向74LS164傳送兩個字節(jié)共16位數(shù)據(jù)，通過RD7口使能74LS244，將數(shù)據(jù)送到二極管和數(shù)碼管的輸入口，然后通過RE0~RE1口打開一條通道，則被選通的數(shù)碼管和二極管就會按照接收的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的顯示。不斷地發(fā)送新數(shù)據(jù)并利用CD4051循環(huán)的掃描4個通道，則所有的二極管和數(shù)碼管就會持續(xù)的發(fā)光顯示。用一個雙色二極管作為報警燈，RD5口與二極管的引腳1相連，RD4口與二極管的引腳2相連。3系統(tǒng)軟件程序設(shè)計本系統(tǒng)的軟件的核心是兩個不斷循環(huán)執(zhí)行的中斷程序：TMR0中斷用于驅(qū)動數(shù)碼管和LED顯示：TMR1中斷用于采集水位值并且將采集結(jié)果送緩沖寄存器供顯示部分讀取，同時對采集結(jié)果進行簡單的分析，判斷其是否超過水位上限或下限，若超過則點亮相應(yīng)的報警燈。整個軟件部分大體可分為 初始化程序、TMR1中斷服務(wù)程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化子程序、TMR0中斷服務(wù)程序4個部分，以下分別加以描述。初始化程序位于主程序開始部分，主要對3個部分進行初始化：I/O、TMR1和TMR0各個部分初始化步驟如下描述： A/D輸入口RAD設(shè)置為輸入方式，串行時鐘及串行數(shù)據(jù)輸出端口RC，采樣通道地地址碼端口RD、顯示部分地址譯碼幾報警輸出端口RE均設(shè)置為輸出方式。TMR1初始化程序步驟如下：●將第一位外設(shè)中斷標(biāo)志寄存器PIRI中的中斷標(biāo)志位TMR1IF清零。●將第一位外設(shè)中斷屏蔽寄存器PIE1中的中斷允許位TMR1IE置位。●通過TMR1中斷控制器I1CON設(shè)置時鐘及分頻比等。●給TMR1計數(shù)器TMR1H、TMR1L賦初值?！駥⒅袛嗫刂萍拇嫫鱅NTCON中的全局中斷屏蔽位GIE置位?！駥⑼庠O(shè)中斷屏蔽位PEIE置位。3. TIMR0初始化 TIMR0初始化步驟如下：●通過選項寄存器OPTION＿REG設(shè)置TMR0的分頻比及時鐘?！駥NTCON寄存器中的TMR0中斷標(biāo)志位清零并將中斷屏蔽位置位?！窠oTMR0計數(shù)器賦初值。3．2TMR1中斷服務(wù)程序設(shè)計系統(tǒng)的水位值刷新時間為1s，即單片機每秒對采樣通道一遍A/D轉(zhuǎn)換。軟件上則設(shè)定TMR1定時器每秒產(chǎn)生一次中斷，執(zhí)行數(shù)據(jù)采樣程序，從最高水位采樣通道向下執(zhí)行，并不斷將每次采樣結(jié)果與系統(tǒng)設(shè)定的門限值比較，當(dāng)檢測到水位超過某一對電極時，則退出采樣程序。接下來判斷水位是否越限，若是則點亮相應(yīng)的報警燈，否則使報警燈滅。然后調(diào)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序，將水位采樣結(jié)果轉(zhuǎn)化為相應(yīng)數(shù)碼管和LED顯示段碼值，存入顯示數(shù)據(jù)緩沖寄存器。由于PIC單片機的中斷矢量只有一個，而本設(shè)計用到兩個中斷，故而在中斷服務(wù)程序入口處，需要對中斷源進行判斷，這是通過判斷相應(yīng)的中斷標(biāo)志寄存器實現(xiàn)的。設(shè)置TMR1定時器分頻比為1：8，采用內(nèi)部時鐘源，系統(tǒng)采用2M晶振。那么TMR1的時鐘脈沖周期為2 s，由于分頻比為1：8，則每16 s計數(shù)一次，1s需要計數(shù)62500次，即從計時開始到62500個計數(shù)周期后，TMR1寄存器達到上限65536并產(chǎn)生溢出，所以TMR1寄存器初始值為6553662500=3036，即0BDCH。： TMR1 中斷服務(wù)程序流程圖在進行水位檢測后，會產(chǎn)生一個水位的高度值（設(shè)為HEIGHT），但它并不是一個真實的水位值，只是一個標(biāo)志水位高度的通道號，其值為015中的某個數(shù)，分別表示沒有水以及15種水位高度共16種情況。故而需要將其轉(zhuǎn)化為LED和數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)SEG1SEG4d的對應(yīng)關(guān)系。 高度值與顯示段碼對照表HEIGHTLED1LED2LED3LED4SEG1SEG2SEG3SEG400F0H0F0H0F0H0F0H————————10E1H0F0H0F0H0F0H——24620C3H0F0H0F0H0F0H——160387H0F0H0F0H0F0H——12040FH0F0H0F0H0F0H——8050FH0E1H0FH0FH——5060FH0C3H0FH0FH——2070FH87H0FH0FH——1080FH0FH0FH0FH090FH0FH0E1H0FH10100FH0FH0C3H0FH25110FH0FH87H0FH50120FH0FH0FH0FH80130FH0FH0FH0E1H120140FH0FH0FH0C3H160150FH0FH0FH87H240注 ：空白處表示不顯示任何數(shù)據(jù) 數(shù)碼管七段碼顯示符號共陽極七段碼共陰極七段碼顯示符號共陽極七段碼共陰極七段碼00C0H3FH682H7DH10F9H06H70F8H07H20A4H5BH880H7FH30B0H4FH990H6FH499H66H——0BFH40H592H6DH全滅FFH00H有3種方法對LED和數(shù)碼管顯示緩沖寄存器寫入數(shù)據(jù)：第一種是采用查表方法，將各個高度值對應(yīng)的數(shù)據(jù)預(yù)先存入一塊緩沖區(qū)內(nèi)，通過對指令指針賦值來訪問特定數(shù)據(jù)單元，返回轉(zhuǎn)換后的數(shù)值；第二種是采用逐個比較的方法，將采樣結(jié)果與0~15的數(shù)逐個比較，若相等則向緩沖區(qū)賦相應(yīng)的值；第三種是根據(jù)表的特征來賦值，例如當(dāng)HEIGHT≥8時，LED1的值為0FFH時，SEG2沒有顯示。 TMR0中斷服務(wù)程序TMR0中斷用于數(shù)碼管及LED顯示，每次中斷將兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)串行發(fā)送至移位寄存器，后經(jīng)74LS244驅(qū)動1組LED和1個數(shù)碼管發(fā)光。出于每個LED或數(shù)碼管兩次被選通的時間最大不能超過100 （利用人的視覺暫留現(xiàn)象，否則就會出現(xiàn)閃爍），加之TMR1中斷可能占用的時間，所以每次TMR0中斷溢出時間不能太長；另一方面，TMR0中斷溢出時間又不能太短，必須保證串行發(fā)送完畢。綜合這兩個方面因素，將TMR0溢出時間設(shè)為10 。TMR0寄存器初始值計算方法與TMR1初始值計算方法類似，只是分頻比設(shè)為1：128，計算結(jié)果為0D9H。：清溢出標(biāo)志位TOIF根據(jù)當(dāng)前顯示通道數(shù)查詢待發(fā)送字節(jié)TXLED根據(jù)當(dāng)前顯示通道送待發(fā)字節(jié)數(shù)查詢TXLED關(guān)閉輸出緩沖器74LS244，禁止數(shù)據(jù)輸出發(fā)送字節(jié)計數(shù)器賦初值2選通待顯示通道輸出緩沖器74LS244允許輸出數(shù)通道計器減1通道計數(shù)器=0？通道計數(shù)器賦初值4TMR0賦初值返回回待發(fā)送字節(jié)TXLED送暫存寄存器TEMP待發(fā)送字節(jié)TXLED送暫存寄存器TEMP發(fā)送位計數(shù)器賦初值8時鐘端置低電平串行數(shù)據(jù)輸出端置低電平串行數(shù)據(jù)輸出端置高電平時鐘端置高電平發(fā)送數(shù)據(jù)移一位發(fā)送位計數(shù)器減1發(fā)送計數(shù)器=0？？？發(fā)送位計數(shù)器減1發(fā)送計數(shù)器=0？TEMP第七為0？TMR0 中斷子程序 TMR0中斷服務(wù)程序流程圖********************************************************************LIST P=16F877 INCLUDE P= STATUS EQU 03H ；定義狀態(tài)寄存器地址 PLC EQU 02H ；定義程序計數(shù)器低8位指針地址 PORTA EQU 05H ；定義端口RA的數(shù)據(jù)寄存器地址 PORTC EQU 07H ；定義端口RC的數(shù)據(jù)寄存器地址 PORTD EQU 08H ；定義端口RC的數(shù)據(jù)寄存器地址 PORTE EQU 09H ；定義端口RC的數(shù)據(jù)寄存器地址 TRISA EQU 85H ；定義端口RA的方向控制寄存器地址 TRISD EQU 87H ；定義端口RC的方向控制寄存器地址 TRISE EQU 88H ；定義端口RC的方向控制寄存器地址 INTCON EQU 89H ；定義中斷控制寄存器地址 TICION EQU 10H ；定義TRM1中斷控制寄存器 TMR0 EQU 01H ；定義TMR0寄存器地址 PIR1 EQU 0CH ；定義第一外設(shè)中斷標(biāo)志寄存器地址 PIE1 EQU 8CH ；定義第一外設(shè)中斷屏蔽寄存器地址； ADRESH EQU 1EH ；定義ADC結(jié)果寄存器高子節(jié)地址 ADCON0 EQU 1FH ；定義ADC控制寄存器0地址 ADCON1 EQU 9FH ；定義ADC控制寄存器地址 T1CON EQU 10H ；定義TMR1控制寄存器地址 TMR1L EQU 0EH ；定義TMR1低字節(jié)地址 TMR1H EQU 0