學(xué)習(xí)情境2單片機(jī)控制數(shù)碼管的顯示-項(xiàng)目2-1知識(shí)準(zhǔn)備

項(xiàng)目2LED電子時(shí)鐘的制作學(xué)習(xí)情境2-單片機(jī)控制數(shù)碼管的顯示項(xiàng)目描述：本項(xiàng)目要求完成一個(gè)LED電子時(shí)鐘，以小時(shí)、分鐘、秒的格式顯示當(dāng)前時(shí)間。設(shè)計(jì)程序、并在單片機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)板上實(shí)現(xiàn)這個(gè)時(shí)鐘功能。通過(guò)任務(wù)的學(xué)習(xí)，掌握時(shí)間數(shù)據(jù)產(chǎn)生的方法與流程圖設(shè)計(jì)，掌握時(shí)間產(chǎn)生與顯示函數(shù)的編輯與調(diào)試。。要完成LED電子時(shí)鐘的制作，需要具備一定的知識(shí)和技能。例如，LED電子時(shí)鐘應(yīng)該具備計(jì)時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)0-59的動(dòng)態(tài)計(jì)數(shù)（秒-分鐘-小時(shí)）；需要8個(gè)數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)的方式同時(shí)顯示時(shí)、分、秒等。數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示具有一定的難度，所以本項(xiàng)目采用5個(gè)任務(wù)層層遞進(jìn)的方式，逐步掌握LED數(shù)碼管的顯示控制，完成項(xiàng)目任務(wù)項(xiàng)目分析引導(dǎo)問(wèn)題1根據(jù)學(xué)習(xí)情境2項(xiàng)目1所學(xué)知識(shí)，如果要控制一個(gè)數(shù)碼管顯示信息，需要單片機(jī)芯片的多少條管腳？如果需要顯示2個(gè)數(shù)字，需要多少管腳？承上引導(dǎo)問(wèn)題2接上題，如果需要顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間，需要多少管腳？要求小組討論，共同完成承上引導(dǎo)問(wèn)題3接上題，當(dāng)單片機(jī)芯片的管腳不夠用的時(shí)候，應(yīng)該怎樣解決？將你的方案寫(xiě)到下邊。要求小組討論，共同完成將結(jié)果記錄到側(cè)邊欄承上引導(dǎo)問(wèn)題4LED數(shù)碼管的顯示方法有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。所謂靜態(tài)顯示就是顯示器的每一個(gè)字段都要獨(dú)占一條具有鎖存功能的I/O線，當(dāng)CPU將要顯示的字（經(jīng)硬件譯碼）或字段碼（經(jīng)軟件譯碼）送到輸出口上，顯示器就可以顯示出所要顯示的字符。如果CPU不去改寫(xiě)它，它將一直保持下去。啟下根據(jù)數(shù)碼管靜態(tài)顯示的工作原理，回答：（1）數(shù)碼管靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)有哪些？（2）數(shù)碼管靜態(tài)顯示的缺點(diǎn)有哪些？（3）數(shù)碼管靜態(tài)顯示一般用于顯示位數(shù)較多還是較少的場(chǎng)景？引導(dǎo)問(wèn)題5所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是在顯示時(shí)，單片機(jī)控制電路連續(xù)不斷刷新輸出顯示數(shù)據(jù)，使各數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮。由于人眼的視覺(jué)暫留特性，使人眼觀察到各數(shù)碼管顯示的是穩(wěn)定數(shù)字。數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示對(duì)動(dòng)態(tài)掃描的頻率有一定的要求，頻率太低，LED數(shù)碼管將出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象；頻率太高，由于每個(gè)LED數(shù)碼管點(diǎn)亮的時(shí)間太短，數(shù)碼管的亮度太低，無(wú)法看清。所以顯示時(shí)間一般取幾個(gè)毫秒左右。啟下動(dòng)態(tài)顯示是將所有位LED顯示器的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位LED顯示器有效，這樣就沒(méi)有必要為每一位LED顯示器配一個(gè)鎖存器，從而大大簡(jiǎn)化了硬件電路。（1）數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)有哪些？引導(dǎo)問(wèn)題6：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的實(shí)現(xiàn)機(jī)制如下：所有數(shù)碼管的8個(gè)筆劃段a-h公共端連在一起，在這樣的接法中，同一個(gè)瞬間所有的數(shù)碼管顯示都是相同的，不能顯示不同的數(shù)字。那么在一個(gè)屏幕上如何顯示0，1，2，3，4，5這樣不同的數(shù)字呢？在單片機(jī)里，首先顯示一個(gè)數(shù)，然后關(guān)掉。然后顯示第二個(gè)數(shù)，又關(guān)掉，那么將看到連續(xù)的數(shù)字顯示。輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約2ms），由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。所以動(dòng)態(tài)顯示需要有段選線和位選線，段選線用于選擇顯示的數(shù)碼字段，位選線用于確定顯示哪一位數(shù)碼管。啟下示例：如果數(shù)碼管需要顯示01234567這8個(gè)數(shù)，在單片機(jī)中實(shí)際的工作流程如下：?jiǎn)⑾拢?）打開(kāi)P2.0，送0，然后關(guān)掉P2.0；（2）打開(kāi)P2.1，送1，再關(guān)掉P2.1；（3）打開(kāi)P2.2，送2，依次向下。由于速度足夠快，那么我們將連續(xù)的看到01234567這8個(gè)數(shù)。8個(gè)數(shù)碼管輪流顯示相應(yīng)的信息，一遍顯示完畢，隔一段時(shí)間，又這樣循環(huán)顯示。從計(jì)算機(jī)角度，每個(gè)數(shù)碼管隔一段時(shí)間才顯示一次，但是由于人的視覺(jué)暫留效應(yīng)，只要隔離時(shí)間足夠短，循環(huán)的周期足夠長(zhǎng)，看起來(lái)數(shù)碼管就一直穩(wěn)定顯示了。實(shí)現(xiàn)思路如圖所示。任務(wù)3-8位數(shù)碼管第一位顯示數(shù)字3任務(wù)要求：編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)8位數(shù)碼管的第一位顯示數(shù)字3。任務(wù)分析：

首先選擇位碼，表示選通具體的某個(gè)數(shù)碼管，鎖存位數(shù)據(jù)。然后送段碼，表示需要顯示的數(shù)字。鎖存段數(shù)據(jù)。引導(dǎo)問(wèn)題7（1）硬件連接按照下表的硬件連接說(shuō)明及注意事項(xiàng)，小組討論并完成硬件的連接操作，將硬件連接心得寫(xiě)到側(cè)邊欄。啟下

注意：使用前必須把J50插針用短路塊（跳帽）插上。此跳帽用于數(shù)碼管的整體供電，如果不需要使用共陰極數(shù)碼管，可以拔掉此跳帽。

鎖存器：鎖存當(dāng)前狀態(tài)，使CPU送出的數(shù)據(jù)在接口電路的輸出端保持一段時(shí)間。鎖存后狀態(tài)不再發(fā)生變化，直到解除鎖定。此處使用74hc573鎖存器，鎖存引腳高電平表示直通狀態(tài)，低電平表示鎖存狀態(tài)?？梢酝ㄟ^(guò)控制鎖存引腳，控制74hc573后端輸出數(shù)據(jù)。此處使用74hc573鎖存器，鎖存引腳高電平表示直通狀態(tài)，低電平表示鎖存狀態(tài)?？梢酝ㄟ^(guò)控制鎖存引腳，控制74hc573后端輸出數(shù)據(jù)。（2）查閱資料，解釋74hc573鎖存器。（3）閱讀下面代碼，討論并理解后，小組合作進(jìn)行硬件連接、編寫(xiě)代碼、調(diào)試程序、下載、運(yùn)行、觀察結(jié)果。將你對(duì)代碼中關(guān)鍵語(yǔ)句的理解寫(xiě)到側(cè)邊欄。（4）小組討論，完成程序的編寫(xiě)，要求數(shù)碼管的第一位和第六位顯示數(shù)字3。任務(wù)要求：8位數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描的方式在8個(gè)LED屏幕上同時(shí)顯示0~7。如下圖所示：任務(wù)分析：因?yàn)樗袛?shù)碼管的8個(gè)筆劃段連在一起，不能顯示不同的數(shù)字，當(dāng)需要多位數(shù)碼管顯示多位數(shù)據(jù)的時(shí)候就需要?jiǎng)討B(tài)掃描。流程如下：先選取第一位數(shù)碼管，鎖存，讀取顯示數(shù)據(jù)（段碼），鎖存，設(shè)置延時(shí)；選取第二位數(shù)碼管，鎖存，然后讀取顯示數(shù)據(jù)（段碼），鎖存，設(shè)置延時(shí)；此類(lèi)推，循環(huán)八次，顯示八位數(shù)字；然后持續(xù)保持并一直顯示。任務(wù)48位數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示0~7引導(dǎo)問(wèn)題8（1）硬件連接按照下表的硬件連接說(shuō)明及注意事項(xiàng)，小組討論并完成硬件的連接操作，將硬件連接心得寫(xiě)到側(cè)邊欄。啟下（2）閱讀下面代碼，討論并理解后，小組合作進(jìn)行硬件連接、編寫(xiě)代碼、調(diào)試程序、下載、運(yùn)行、觀察結(jié)果。引導(dǎo)問(wèn)題9將延時(shí)程序傳入的參數(shù)分別修改為20、2、2000、20000，進(jìn)行調(diào)試，觀察數(shù)碼管的點(diǎn)亮效果，分別記錄到下邊。啟下t為20時(shí)顯示效果：

t為2時(shí)顯示效果：

t為2000時(shí)顯示效果：