定时器和数码管解析（下）

1.2.3 定时器程序应用

了解了定时器相关的寄存器，那么我们下面就来做一个定时器的程序，巩固一下我们学到的内容。我们这节课的程序先使用定时器0，在使用定时器的时候，需要以下几个步骤：

第一步：设置特殊功能寄存器TMOD，配置好工作模式；

第二步：设置计数寄存器TH0和TL0的初值；

第三步：设置TCON，通过打开TR0位来让定时器开始计数。

第四步：判断TCON寄存器的TF0位，监测定时器溢出情况。

写程序之前，我们要先来学会计算如何用定时器定时时间。我们的晶振是11.0592M，时钟周期就是1/11059200，机器周期就是12/11059200，我们假如要定时20ms，就是0.02秒，要经过x个机器周期得到0.02秒，我们来算一下x*12/11059200=0.02，得到x= 18432。那么我们现在16位的定时器溢出值是65536，我们可以这样，先给TH0和TL0一个初值，让他们经过18432个机器周期后刚好溢出，溢出后我们可以通过检测TF0位得知，就刚好是0.02秒。这个初值y = 65536 - 18432 = 47104，转成16进制就是0xB800，那么就是TH0 = 0xB8，TL0 = 0x00。

那0.02秒我们已经定时出来了，细心的同学会发现，我们如果初值直接给一个0x0000，一直到65536溢出，定时器定时值最大也就是71ms左右，那么我们想定时更长时间怎么办呢？用你小学学过的逻辑，倍数关系就可以解决此问题。

那好了，我们下面就用程序来实现以下这个功能。

#include //包含寄存器的库文件

sbit LED = P0^0;

sbit ADDR0 = P1^0;

sbit ADDR1 = P1^1;

sbit ADDR2 = P1^2;

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

void main()

{

unsigned char counter = 0;

ENLED = 0; ADDR0 = 0; ADDR1 = 1;

ADDR2 = 1; ADDR3 = 1; LED = 1;  //74HC138和LED灯初始化部分

TMOD = 0x01;   //设置定时器0为模式1

TH0  = 0xB8;

TL0  = 0x00;   //定时值初值

TR0  = 1;      //打开定时器0

while(1)

{

    if(1 == TF0)            //判断定时器0是否溢出

    {

        TF0 = 0;

        TH0 = 0xB8;        //一旦溢出后，重新赋值

        TL0 = 0x00;

        counter++;

        if(50 == counter) //判断定时器0溢出是否达到50次

        {

             counter = 0;  //counter清0，重新计数

             LED = !LED;   //LED取反操作，0-->1，1-->0

        }                 

    }                       

}

}

程序都有注释，不难理解，这里要解释一个地方，就是两次if判断，细心的同学会发现，if(1 == TF0)这句，我把1写前边，这个地方我推荐新手按照我这样来写，因为如果我们写if(TF0 == 1)，作为新手来说，不小心丢掉一个’=’号后，写成if(TF0 = 1)，这样实际上在语法上是可以通过的，我们用的Keil4还会出一个警告说明一下，Keil以前的版本以及一些其他软件，可能根本不会出任何错误或者警告提示，但是这样产生的Hex文件下载到单片机里边，程序就错了，大家可以改改试试看。

本程序实现的结果是我们板子上最右边的小灯点亮持续一秒，熄灭持续一秒，也就是以0.5HZ的频率进行闪烁。

1.3 数码管学习

小灯是一种简单的LED，给我们视觉效果只能通过亮和灭来表达简单信息。而这节课我们要来学习一种表达更加明确的器件，数码管。

1.3.1 数码管的基本介绍

先给大家提供一张原理图看一下，如图5-1所示。

图5-2 数码管原理图

这是比较常见的数码管的原理图，我们板子上一共有6只数码管。前边有了LED小灯的学习，数码管学习就会轻松的多了。从图5-1能看出来，数码管共有a,b,c,d,e,f,g,dp这8个段，而实际上，这8个段每一段都是一个LED小灯，所以数码管就是由8个LED小灯所组成的。我们看一下数码管内部结构图5-2。

图5-3 数码管结构图

数码管分为共阳数码管和共阴数码管，所谓的共阴数码管就是8只LED小灯的阴极是接在一起的，也就是阴极是公共端，由阳极来控制小灯是否亮灭。同理，共阳数码管就是阳极是接到一起的，大家可以仔细研究下图5-2。细心的同学也会发现，数码管上边有2个com，实际上就是我们数码管的公共端。为什么有2个，我个人认为，一方面有2个可以起到对称的效果，刚好是10个引脚，另外一个方面，公共端通过的电流较大，我们初中就学过，并联威廉希尔官方网站 电流之和等于总电流，用2个com可以把公共电流平均到2个引脚上去，降低线路承受的电流。

从我们板子的威廉希尔官方网站 图上能看出来，我们所用的数码管是共阳数码管，如图5-3所示。

图5-4 共阳数码管威廉希尔官方网站

他们的com是接到了正极上，当然了，和LED小灯威廉希尔官方网站 类似，也是由74HC138控制了三极管的导通来控制整个数码管的电流，我们先来看DS1这个数码管。原理图上可以看出来，控制DS1的三极管是Q17，控制Q17的引脚是LEDS0，对应到74HC138上边就是Y0端的输出。

图5-5 74HC138控制图

我们现在的目的是让LEDS0这个引脚输出低电平，相信大家现在可以独立根据前边学到的内容把ADDR0，ADDR1，ADDR2，ADDR3，ENLED这4个输入状态写出来，现在大家不要偷懒，都去根据138的手册去写一下，不需要你记住这些结论，但是遇到就写一次，锻炼过几次后，遇到同类芯片自己就知道如何去解决问题了。

数码管通常是用来显示数字的，我们板子上的6个数码管，习惯上我们称之为6位，那控制位选择的就是74HC138了。而数码管内部的8个LED小灯我们称之为数码管的段，那么数码管的段选择（即该段的亮灭）是通过P0口控制，经过74HC245驱动。

1.3.2 数码管的真值表

数码管的8个段，我们直接当成8个LED小灯来控制，那就是a、b、c、d、e、f、g、dp一共8个LED小灯。我们通过图5-1可以轻而易举的看出来，如果我们点亮b和c这两个LED小灯，也就是数码管的b段和c段，其他的所有的段都熄灭的话，就可以让数码管DS1显示一个数字1，那么这个时候实际上P0的值的二进制就是0b11111001，十六进制就是0xF9。也有可以自动生成数码管段位码的软件可以从http://www.51hei.com/mcudown/ 下载文件名是"数码管段位设码程序.rar"，那么我们写一个程序进去，看看让数码管显示一下看看。

#include               //包含寄存器的库文件                   

sbit  ADDR0 = P1^0;

sbit  ADDR1 = P1^1;

sbit  ADDR2 = P1^2;

sbit  ADDR3 = P1^3;

sbit  ENLED = P1^4;



void  main()

{

    unsigned char j = 0;

    unsigned int  i = 0;

    

    ENLED = 0;

    ADDR0 = 0;

    ADDR1 = 0;

     ADDR2 = 0;

    ADDR3 = 1;           //74HC138开启三极管Q17           

    while(1)             //程序死循环  

    {

         P0 = 0xF9;      //打开数码管b和c段   

    }

}

大家把这个程序编译一下，下载到单片机里会发现，最右侧的数码管成功显示1这个数字。

同样的方法，我们可以把其他的数字都成功的在数码管上显示出来，而数码管显示的数字对应给P0的赋值，我们叫做数码管的真值表。我们来列一下我们这个威廉希尔官方网站 图的数码管真值表，注意，这个真值表里显示的数字都不带小数点。

表5-1 数码管真值表

大家可以把上边那个数码管显示1的那个程序中的P0的赋值随便修改成我们表5-1中的真值表里的数字试试看，把数码管显示的数字显示出来。

1.3.3 数码管的静态显示

从第三课我们学习74HC138以后，我们了解到74HC138同时一次只能让一个输出口为低电平，也就是在一个时刻内，我们只能让一个数码管显示，始终选通数码管并且可以根据我们的P0总线的信号来改变这个数码管的值，我们可以理解为数码管的静态显示。

数码管静态显示是对应动态显示而言的，静态显示对于一两个数码管还行，多个数码管，静态显示实现的意义就没有了。这节课我们先用一个数码管的静态显示来实现一个简单的秒表，为下节课的动态显示打下基础。

先来介绍一个51单片机的关键字code。我们前边课程定义变量的时候，一般用到unsigned char或者unsigned int这两个关键字，这样定义的变量都是放在我们的单片机的RAM中，我们在程序中可以随意去改变这个变量的值。但是还有一种常数，我们在程序中要使用，但是却不进行对这个值的改变，这种值我们可以加一个code关键字修饰一下，修饰完毕后，这个值就会存储到我们的程序空间flash中，这样可以大大节省我们单片机的RAM的使用量，毕竟我们的RAM空间比较小，而程序空间是很大的。比如我们现在要使用的数码管真值表，我们来看一下我们下边的这个程序。

#include //包含寄存器的库文件

sbit LED = P0^0;

sbit ADDR0 = P1^0;

sbit ADDR1 = P1^1;

sbit ADDR2 = P1^2;

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

unsigned char code LedChar[] = {

0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,

0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8e

}; //用数组来存储数码管真值表，下一课详细介绍数组

void main()

{

unsigned char counter = 0;

unsigned char j = 0;

ENLED = 0; ADDR0 = 0; ADDR1 = 0;

 ADDR2 = 0; ADDR3 = 1; P0 = 0XFF;  //74HC138和P0初始化部分

 TMOD = 0x01;                    //设置定时器0为模式1

 TH0  = 0xB8;

TL0  = 0x00;                   //定时值初值

 TR0  = 1;                      //打开定时器0

while(1)

{

    if(1 == TF0)                 //判断定时器0是否溢出

    {

        TF0 = 0;

        TH0 = 0xB8;              //溢出后，重新赋值

        TL0 = 0x00;

        counter++;

        if(50 == counter)      //判断定时器0溢出是否达到50次

        {

            counter = 0;        //counter清0，重新计数

            P0 = LedChar[j++]; //把数组里的对应值送给P0

            if(16 == j)         //当显示到F后，归0重新开始

            {

                 j = 0;

            }

         }

     }

}

}