实验目的：数码管动态显示多位数字。
实验参考：笨笨工作室 实验五、多位数码动态显示。（查看原文）
实验板: FB51A（查看）。
该实验用到实验板的资源电路图如下：
其中P0口是段码，低电平有效。P2口是位码，高电平有效。P2.0口控制第1个数码管，一直到P2.7口控制第8个。该板的段码表如下：
ㄧ ㄧ P0.*: 7 6 5 4 3 2 1 0 ㄧ P0口值 ㄧ
ㄧ 十进制数 ㄧ 段 : d dp e c g b f a ㄧ 即段码 ㄧ
├─────┼────────────────┼────┤
ㄧ 0 ㄧ 0 1 0 0 1 0 0 0 ㄧ 48H ㄧ
ㄧ 1 ㄧ 1 1 1 0 1 0 1 1 ㄧ ebH ㄧ
ㄧ 2 ㄧ 0 1 0 1 0 0 1 0 ㄧ 52H ㄧ
ㄧ 3 ㄧ 0 1 1 0 0 0 1 0 ㄧ 62H ㄧ
ㄧ 4 ㄧ 1 1 1 0 0 0 0 1 ㄧ e1H ㄧ
ㄧ 5 ㄧ 0 1 1 0 0 1 0 0 ㄧ 64H ㄧ
ㄧ 6 ㄧ 0 1 0 0 0 1 0 0 ㄧ 44H ㄧ
ㄧ 7 ㄧ 1 1 1 0 1 0 1 0 ㄧ eaH ㄧ
ㄧ 8 ㄧ 0 1 0 0 0 0 0 0 ㄧ 40H ㄧ
ㄧ 9 ㄧ 0 1 1 0 0 0 0 0 ㄧ 60H ㄧ
├─────┼────────────────┼────┤
ㄧ 0. ㄧ 0 0 0 0 1 0 0 0 ㄧ 08H ㄧ
ㄧ 1. ㄧ 1 0 1 0 1 0 1 1 ㄧ abH ㄧ
ㄧ 2. ㄧ 0 0 0 1 0 0 1 0 ㄧ 12H ㄧ
ㄧ 3. ㄧ 0 0 1 0 0 0 1 0 ㄧ 22H ㄧ
ㄧ 4. ㄧ 1 0 1 0 0 0 0 1 ㄧ a1H ㄧ
ㄧ 5. ㄧ 0 0 1 0 0 1 0 0 ㄧ 24H ㄧ
ㄧ 6. ㄧ 0 0 0 0 0 1 0 0 ㄧ 04H ㄧ
ㄧ 7. ㄧ 1 0 1 0 1 0 1 0 ㄧ aaH ㄧ
ㄧ 8. ㄧ 0 0 0 0 0 0 0 0 ㄧ 00H ㄧ
ㄧ 9. ㄧ 0 0 1 0 0 0 0 0 ㄧ 20H ㄧ
└─────┴────────────────┴────┘
各个数码管的段码都是p0口的输出,即各个数码管输入的段码都是一样的, 为了使其分别显示不同的数字, 可采用动态显示的方式,即先只让最低位显示0(含点)，经过一段延时，再只让次低位显示1，如此类推。由视觉暂留,只要我们的延时时间足够短，就能够使得数码的显示看起来非常的稳定清楚。过程如下图。
┌─────┬────┬─────────┐
ㄧ 段码 ㄧ 位码 ㄧ 显示器状态 ㄧ
├─────┼────┼─────────┤
ㄧ 08H ㄧ 01H ㄧ □□□□□□□0. ㄧ
ㄧ abH ㄧ 02H ㄧ □□□□□□1.□ ㄧ
ㄧ 12H ㄧ 04H ㄧ □□□□□2.□□ ㄧ
ㄧ 22H ㄧ 08H ㄧ □□□□3.□□□ ㄧ
ㄧ a1H ㄧ 10H ㄧ □□□4.□□□□ ㄧ
ㄧ 24H ㄧ 20H ㄧ □□5.□□□□□ ㄧ
ㄧ 04H ㄧ 40H ㄧ □6.□□□□□□ ㄧ
ㄧ aaH ㄧ 80H ㄧ 7.□□□□□□□ ㄧ
└─────┴────┴─────────┘
采用上述方法思路编写如下：
org 0000h
start: mov a,#08h ;0 ;段码
mov p0,a
mov p2,#01h ;位码
lcall delay_1ms
mov a,#0abh ;1
mov p0,a
mov p2,#02h
lcall delay_1ms
mov a,#12h ;2
mov p0,a
mov p2,#04h
lcall delay_1ms
mov a,#22h ;3
mov p0,a
mov p2,#08h
lcall delay_1ms
mov a,#0a1h ;4
mov p0,a
mov p2,#10h
lcall delay_1ms
mov a,#24h ;5
mov p0,a
mov p2,#20h
lcall delay_1ms
mov a,#04h ;6
mov p0,a
mov p2,#40h
lcall delay_1ms
; mov a,#0aah ;7
; mov p0,a
mov p0,#0aah ;感觉用这句和上面两句实现一样，可能这种习惯以后会有用吧
mov p2,#80h
lcall delay_1ms
ljmp start
delay_1ms: mov r6,#2
temp: mov r5,#0ffh
djnz r5,$
djnz r6,temp
ret
end
下载到板上得到测结果为从低到高八位分别显示0到7（含点）。
★上述方法逐次给P0或者P2赋值，一方面程序的复杂程度增加，另外一方面会使得程序的灵活性降低。如果要改变显示的数字，程序改动起来很麻烦。 所以要用51单片机中常用的一种方法：查表法。例如P0口输出段码时，我们可以把要显示的段码放在一个表格中，然后每次从这个表格里面取数，送到P0口即可。P2口输出位码时，可以把要用的位码放在另一个表格里，每次从此表中取数，送入P2口。这样，如果要改变显示的数字，只需要改变表格里面的数。
org 0000h
start: mov r7,#0ffh ;r7,r6查表时送入变址寄存器a (因自加1后为0,所以预置ffh)
mov r6,#0ffh
loop: lcall play1 ;调用显示段码子程序
lcall play2 ;调用显示位码子程序
lcall delay_1ms
cjne a,#80h,loop ;判断是否到了最左边的数,即第8个位码
ajmp start
play1: ;查表求段码子程序
; mov a,r7
; inc a
; mov r7,a
inc r7 ;这2句和上面三条语句实现功能相同
mov a,r7 ;a在这里做变址寄存器
mov dptr,#table1 ;表首址送dptr，dptr做基址寄存器
movc a,@a+dptr ;基址寄存器加变址寄存器寻址
mov p0,a
ret
play2: ;查表求位码子程序(原理同play1)
mov a,r6
inc a
mov r6,a
mov dptr,#table2
movc a,@a+dptr
mov p2,a
ret
table1: db 08h,0abh,12h,22h,0a1h,24h,04h,0aah ;段码表
table2: db 01h,02h,04h,08h,10h,20h,40h,80h ;位码表
delay_1ms: mov r5,#02h ;延时1ms子程序
temp: mov r4,#0ffh
djnz r4,$
djnz r5,temp
ret
end
下载到板上验证得到预想结果。
C51实现如下(参考了AS的例程):
#include <reg51.h>
#include <intrins.h> // 包含了左移函数_crol_()
void delayms(unsigned char ms); // 延时子程序
unsigned char data dis_digit; // 位选通值, 传送到P2口用于选通当前数码管的数值,
// 如等于0x01时,选通P2.0口数码管
unsigned char code dis_code[11]={0x08,0xab,0x12,0x22,0xa1, // 0,1,2,3, 4
0x24,0x04,0xaa,0x00,0x20, 0xff}; // 5,6,7,8,9, off
unsigned char data dis_buf[8]; // dis_buf 显于缓冲区基地址
unsigned char data dis_index; // 显示索引, 用于标识当前显示的数码管和缓冲区的偏移量
void main()
{
P0 = 0xff; // 关闭所有数码管
P2 = 0x00;
dis_buf[0] = dis_code[0];
dis_buf[1] = dis_code[1];
dis_buf[2] = dis_code[2];
dis_buf[3] = dis_code[3];
dis_buf[4] = dis_code[4];
dis_buf[5] = dis_code[5];
dis_buf[6] = dis_code[6];
dis_buf[7] = dis_code[7];
dis_digit = 0x01; // 首先选通P2.0
dis_index = 0; // 当前偏移量为0
while(1)
{
P0 = dis_buf[dis_index]; // 段码送P0口
P2 = dis_digit; // 选能位(即位码)
delayms(1); // 延时
dis_digit = _crol_(dis_digit, 1); // 位选通左移, 下次选通下一位
dis_index++; // 下一个段码
dis_index &= 0x07; // 见注释
}
}
void delayms(unsigned char ms) // 延时子程序(晶振12M)
{
unsigned char i;
while(ms--)
{
for(i = 0; i < 120; i++);
}
}
★注释: 此句作用是8个数码管全部扫描完一遍之后，再回到第一个开始下一次扫描。写回一般形式：dis_index = dis_index & 0x07 。这种方法挺新，第一次见到，十六进制的07就是二进制的00000111，这样通过与操作可以控制循环了。比如dis_index 经第一次循环后值为00000001，和0x07与操作后值不变仍为0x01，第二次循环时，其值为0为0x02，与0x07后仍为0x02，一直到其值增为0x07时还是不变的，但再次循环后其值为0x80，再与0x07后就变成0x00了，这样又从初始循环了。此句可用 if (dis_index == 8) dis_index = 0 代替，效果一样。
★通过C51用上述方法实现时，其段码放在了数组dis_code[11]中，再通过缓冲区数组dis_buf[]将程序中要调用的值装入，这样就可以用下标（偏移量）访问了。这样看上去有些繁锁，但其思路比较清楚，结构上也很明了，具有通用性，便于扩展。
★另外只要把程序中的延时加长，如delayms(250)，下载到板上就可以看到实际上数码管是由低位到高位逐位显示的。
若单单就实现这个功能而言，可以直接调入段码数组dis_code[11]中下标从0到7的值，而不必再设置缓冲数组dis_buf[]，实现如下：
#include <reg51.h>
#include <intrins.h> //_crol_()用
void delayms(unsigned char ms); //延时子程序
unsigned char data dis_digit; //位选通值, 传送到P2口用于选通当前数码管的数值,
//如等于0x01时,选通P2.0口数码管
unsigned char code dis_code[11]={0x08,0xab,0x12,0x22,0xa1, // 0,1,2,3,4
0x24,0x04,0xaa,0x00,0x20, 0xff}; // 5,6,7,8,9,off
unsigned char data dis_index; //显示索引, 用于标识当前显示的数码管和缓冲区的偏移量
void main()
{
P0 = 0xff; // 关闭所有数码管
P2 = 0x00;
dis_index = 0; // 当前偏移量为0
dis_digit = 0x01; // 选通P2.0
while(1)
{
P0 = dis_code[dis_index]; // 段码送P0口
P2 = dis_digit; // 位码送P2口
delayms(1);
dis_digit = _crol_(dis_digit, 1); // 位选通左移, 下次选通下一位
dis_index++;
dis_index &= 0x07;
}
}
void delayms(unsigned char ms) // 延时子程序(晶振12M)
{
unsigned char i;
while(ms--)
{
for(i = 0; i < 120; i++);
}
}
★本来是想通过以下方式实现一次循环的：
for (dis_index = 0; dis_index < 8; dis_index++)
{
P0 = dis_code[dis_index]; // 段码送P0口
P2 = dis_index+1; // 位码送P2口
delayms(1);
}
可得到的总是错误的结果：第0位到第2位这三位显示的是三个8，第3位显示的是7，高四位没有显示。加长延时逐位观察也没有发现错误的规律，对Keil的调试也不熟悉，先把问题留到这，待找出原因后再补上。
[2006.5.2] 找出原因啦，补上：
今天又看了一下，找到上面的错误出在哪了。当时是想用dis_index的值做为位码的,即第一位显示0时,段码为dis_code[0], 即dis_index值为0, 此时位码值为1。第二位显示1时,段码为dis_code[1],即dis_index值为1,此时位码值为2。所以就简单用了个加1运算，将P0口的偏移值与P2口的位码联系起来。但仔细想一下位码的原理，上述方法显然是错的，只要再验证一步就明白了，即当第3位显示2时，段码为dis_code[2], dis_index值为2，加1后为3，按上述方法时就将这个3作为了位码，而正确的位码应该是4 (00000100B)。所以出错。实际上这个对应关系是有的，但不是简简单单的加1，位码应该是2的dis_index次幂。即：
0－－1
1－－2
2－－4
3－－8
4－－16 ……
幂次运算函数flaot pow(float x, float y)包含在math.h中, 返回值为xy (float型):
for (dis_index = 0; dis_index < 8; dis_index++)
{
P0 = dis_code[dis_index]; // 段码送P0口
P2 = (char) pow(2, dis_index); // 位码送P2口
delayms(255);
}
再次下载到板上发现仍有问题, 即延时很小的时候显示混乱,但加大延时时间(如程序中的值)可以观查到数码管是按位正确显示的。另外用这种方法产生的代码量也很大(从写入速度看,很明显)。这里仅提出了一个思路，只在此实验中适用，意义不大，到此为止。
[补充结束]
AS中绐出的例程是利用定时中断做的延时，参考修改到我的板上，程序如下：
#include <reg51.h>
#include <intrins.h> // 包含了左移函数_crol_()
unsigned char data dis_digit; // 位选通值, 传送到P2口用于选通当前数码管的数值,
// 如等于0x01时,选通P2.0口数码管
unsigned char code dis_code[11]={0x08,0xab,0x12,0x22,0xa1, // 0,1,2,3,4
0x24,0x04,0xaa,0x00,0x20, 0xff}; // 5,6,7,8,9,off
unsigned char data dis_buf[8]; // dis_buf 显于缓冲区基地址
unsigned char data dis_index; // 显示索引, 用于标识当前显示的数码管和缓冲区的偏移量
void main()
{
P0 = 0xff; //关闭所有数码管
P2 = 0x00;
TMOD = 0x01; // 00000001B 定时计数器0工作在方式1，16位定时器/计数器
TH0 = 0xFC;
TL0 = 0x17; // 预置初值 FC17H=64535D, 216-64535=1001us=1ms
IE = 0x82; // 10000010B T0溢出中断允许
dis_buf[0] = dis_code[0x0];
dis_buf[1] = dis_code[0x1];
dis_buf[2] = dis_code[0x2];
dis_buf[3] = dis_code[0x3];
dis_buf[4] = dis_code[0x4];
dis_buf[5] = dis_code[0x5];
dis_buf[6] = dis_code[0x6];
dis_buf[7] = dis_code[0x7];
dis_digit = 0x01; // 选通第0位数码管
dis_index = 0; // 偏移初值为0
TR0 = 1; // 启动T0
while(1); // 循环等待中断
}
void timer0() interrupt 1 // 定时器0中断服务程序, 用于数码管的动态扫描
{
TH0 = 0xFC; // 发生中断定时/计数器重装初值
TL0 = 0x17; // 感觉此处(及上)应该是0x18,而不是17，分析如下
P2 = 0x00; // 先关闭所有数码管
P0 = dis_buf[dis_index]; // 段码送P0口
P2 = dis_digit; // 位码送P2口
dis_digit = _crol_(dis_digit,1); // 位选通值左移, 下次中断时选通下一位数码管
dis_index++;
dis_index &= 0x07; // 8个数码管全部扫描完一遍之后，再回到第一个开始下一次扫描
}
★定时器/计数器的输入脉冲周期与机器周期一样, 为时钟振荡频率的1/12。晶振用12M时，输入脉冲周期间隔为1us。机器周期为 1us。设T0的初值为X，计算初值的方法：本例中定时器用方式1，是16位的定时器，即最大值为216＝65536，超过此值将发生溢出，引起中断，进入中断处理程序。这里要让其延时1ms，即1000us, 则有式216－X＝1000，可得X＝64536，换算为16进制为FC18，即初值TH0=0xFC，TL0=0x18。即定时器由64536开始计数，经1000次计数后值为65536，将发生定时中断，再进入中断处理子程序后，重新装和初值，如此循环下去。
而在上例中其装入的初值并非FC18（64536），而是FC17（64535）。我想大概认为其计数范围在0～65565的原因吧，我也想过这个问题，是用216-计数初值=中断间隔 呢,还是用(216-1)-计数初值=中断间隔呢? 随手查了几本书, 说法不一,不过用前者的较多, 我自己也认为前者比较合理, 因为在计算机中16位的二进制不能表示65536, 在各位均为1时表示的值为65535, 即65535H=1111111111111111B, 也可以说65536是溢出得到的。而何时响应中断就成了关键，拿上例来说，如设初值为64535（FC17），则计数到65535时，已经计数为1000个，即1ms，但此时并未发生溢出，因此也没有触发中断。而是在下一个计数后才发生。确切值应为1001us。若初值为64536（FC18），则恰好为所需值，所以上例中的初值应该用FC18而不是FC17。这仅仅是我自己的一点看法，至于是不是这样，还有待进一步考证。
最终下载到实验板上结果：
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