MSP430程序库<九>数码管显示
数码管也是单片机系统最常用的输出设备之一(还有液晶、发光二极管等)。七段(这里用的是8段，有小数点)数码管可以完成显示0-9数字和一部分的英文字符如：A、b。本文实现的程序完成显示数字和可显示的英文字符；同时完成数码管显示的printf函数的移植，以支持printf的格式化字符等好用的特点（我用的数码管8个排为一排，方便数字等的显示）。
- 硬件介绍：
这里所用到的硬件资源包括8个数码管、和msp430单片机的两个8位IO口(这里用的是P3和P5口，如有改变，可以通过宏定义更改)。
数码管是8个共阴的数码管，a-h 8段通过一个200Ω的电阻接到430单片机的P5口。共阴端是由单片机的P3口控制，单片机的一位IO通过一个三极管接到数码管的共阴端，以完成位选。
单片机的P3口时数码管的位选口，某位为高则选中；P5口时段选口；要数码管显示时，通过P3位选，选中某个数码管亮，P5段选选择8段（a-h）中的那些亮，从而控制某一位显示数字或字符。
要同时显示多个数码管，就要动态扫描；动态扫描时，本程序选用的是由看门狗的中断扫描显示：每1.9ms显示其中的一位，动态扫描显示每一位，从而让数码管看起来是同时亮的。
- 程序实现：
数码管显示首先要有一个数码管显示的断码表（完成数字和字符到数码管段值的表），程序中采用了《MSP430系列单片机系统工程设计与实践》这本书推荐的方式实现的这个数码表：先用宏定义定义每段对应的单片机要输出的段值，然后再实现是个表，当硬件改变时，只需更改前面的每段的段值定义即可，改动的地方少了很多，代码如下：
/*宏定义，数码管a-h各段对应的比特，更换硬件只用改动以下8行*/ #define a 0x01 // AAAA #define b 0x02 // F B #define c 0x04 // F B #define d 0x08 // GGGG #define e 0x10 // E C #define f 0x20 // E C #define g 0x40 // DDDD HH #define h 0x80 //小数点 /*用宏定义自动生成段码表，很好的写法，值得学习*/ /*更换硬件无需重写段码表*/ const char Tab[] = { a + b + c + d + e + f, // Displays "0" b + c, // Displays "1" a + b + d + e + g, // Displays "2" a + b + c + d + g, // Displays "3" b + c + f + g, // Displays "4" a + c + d + f +g, // Displays "5" a + c + d + e + f + g, // Displays "6" a + b + c, // Displays "7" a + b + c + d + e + f + g, // Displays "8" a + b + c + d + f + g, // Displays "9" a + b + c + e + f + g, // Displays "A" c + d + e + f + g, // Displays "B" a + d + e + f, // Displays "C" b + c + d + e + g, // Displays "D" a + d + e + f + g, // Displays "E" a + e + f + g, // Displays "F" a + c + d + e + f, // Displays "G" b + c + e + f + g, // Displays "H" e + f, // Displays "I" b + c + d + e, // Displays "J" b + d + e + f + g, // Displays "K" d + e + f, // Displays "L" a + c + e + g, // Displays "M" a + b + c + e + f, // Displays "N" c + e + g, // Displays "n" c + d + e + g, // Displays "o" a + b + c + d + e + f, // Displays "O" a + b + e + f + g, // Displays "P" a + b + c + f + g, // Displays "Q" e + g, // Displays "r" a + c + d + f +g, // Displays "S" d + e + f + g, // Displays "t" a + e + f , // Displays "T" b + c + d + e + f, // Displays "U" c + d + e, // Displays "v" b + d + f + g, // Displays "W" b + c + d + f + g, // Displays "Y" a + b + d + e + g, // Displays "Z" g, // Displays "-" h, // Displays "." 0 // Displays " " }; #undef a #undef b #undef c #undef d #undef e #undef f #undef g
0-9的位置对应显示0-9，之后的是A开始往后显示，为了方便访问这个表格，定义了AA等一系列的常量，方便访问这个表。
#define AA 10 #define BB AA+1 #define CC BB+1 #define DD CC+1 #define EE DD+1 #define FF EE+1 #define GG FF+1 #define HH GG+1 #define II HH+1 #define JJ II+1 #define KK JJ+1 #define LL KK+1 #define mm LL+1 #define NN mm+1 #define nn NN+1 #define oo nn+1 #define OO oo+1 #define PP OO+1 #define QQ PP+1 #define rr QQ+1 #define SS rr+1 #define tt SS+1 #define TT tt+1 #define UU TT+1 #define VV UU+1 #define WW VV+1 #define YY WW+1 #define ZZ YY+1 #define NEG ZZ+1 /* - */ //负号 #define DOT NEG+1 /* . */ //小数点 #define SP DOT+1 /* 空白 */ //空格
A从10开始访问这个表格，如果要显示A只需这样用Tab[AA]，即可得到需要的段值，AA-空格的宏定义放在H文件里，方便其他文件访问（当要调用显示函数的时候需要AA等宏定义）。为什么是AA而不是A呢？主要原因是单字母的有几个已经在单片机430的头文件里定义了，为了访问的时候一致，就都用两个字母的了。
为了动态扫描，这里定义了一个全局数组(数码管的程序可以访问)Nixie[8]在这个里面的8个char对应8个数码管要显示的段值。初始值是8个数码管都不显示：
char Nixie[8] = "\0\0\0\0\0\0\0\0"; //初始状态 不显示
动态扫描时，函数每1.9ms(设的看门狗定时中断)调用一次显示函数，每次显示一位(为了让中断占用更少的时间，这样中断里只需赋值即可)。函数如下：
void Display() { static char i = 0; //记录扫描显示到哪位 CTRL_OUT = 1<<i; DATA_OUT = Nixie[i]; i++; if(i>7) i = 0; }
这个函数供中断调用，i用来保存要显示哪一位。CTRL_OUT 、DATA_OUT 是宏定义的位选和段选口。中断程序如下：
#pragma vector=WDT_VECTOR __interrupt void WDT_ISR() { Display(); }
中断只调用了一个函数，这样很方便换其他中断来定时。
中断是必须初始设置的，还有IO口，要设为输出方向 ，初始化函数完成数码管用到的单片机资源的初始工作：
void NixiettubeInit() { WDTCTL = WDT_ADLY_1_9; //看门狗内部定时器模式16ms IE1 |= WDTIE; //允许看门狗中断 CTRL_DIR_OUT; DATA_DIR_OUT; }
首先，设置中断并允许中断；然后设置位选和段选所用的端口为输出方向。CTRL_DIR_OUT; DATA_DIR_OUT; 和刚才用到的两个OUT的宏定义如下：
#define DATA_DIR_OUT P5DIR|=0XFF #define CTRL_DIR_OUT P3DIR|=0XFF #define DATA_OUT P5OUT #define CTRL_OUT P3OUT
这样处理之后，要显示数字就很简单了:只需把要显示的数字或字符的段码值放入Nixie[8]数组对应的位置即可，如显示韩输入下：
void NixiettubeDisplayChar(char ch,char addr) { if(ch == DOT) //小数点,不需单独占一位 { Nixie[addr] |= Tab[ch]; } else { Nixie[addr] = Tab[ch]; } }
如果是小数点，放入对应位置的h段即可，其他直接覆盖。
插入字符函数：在最右端插入数字或字符.
void NixiettubeInsertChar(char ch) { if(ch == DOT) ////小数点,不需单独占一位 { Nixie[0] |= Tab[ch]; return; } for(int i = 7;i > 0;i--) Nixie[i] = Nixie[i - 1]; //已显示字符左移一位 Nixie[0] = Tab[ch]; }
这个也是先判断小数点，小数点直接放到h段，其他的，则要已显示的左移再覆盖最右一位，源程序的注释很详细，可具体才、可以下载附件的程序库。
数码管清除函数，这个函数把数码管全部显示去掉，即把缓存数组内每项都置为0：
void NixiettubeClear() { for(int i = 0;i < 8;i++) Nixie[i] = Tab[SP]; //显示空格 }
程序比较简单，这里就不多解释了。
数码管的程序就这么多了，所有函数都列出来了。下面开始介绍printf的移植，具体过程不再详细说了，详细过程参考：MSP430程序库<四>printf和scanf函数移植。这里主要介绍所需程序。
单片机printf使用需要用户提供底层驱动-putchar函数，printf完成格式化等一系列活动后调用putchar输出字符流。只要实现putchar，包含stdio.h文件，就可以使用printf函数。移植的数码管的putchar函数如下：
#include <stdio.h> #include "ctype.h" /*isdigit函数需要该头文件*/ #include "Nixietube.h" int putchar(int ch) { //'\f'表示走纸翻页，相当于清除显示 if(ch=='\n'||ch=='\r') NixiettubeClear(); //数字和对应ASCII字母之间差0x30 '1'=0x31 '2'=0x32... //isdigit也是C语言标准函数 if(isdigit(ch)) NixiettubeInsertChar(ch-0x30); //若字符是数字则显示数字 else //否则，不是数字，是字母 { switch(ch) //根据字母选择程序分支 { case 'A': case 'a': NixiettubeInsertChar(AA);break; //字符A case 'B': case 'b': NixiettubeInsertChar(BB);break; //字符B case 'C': case 'c': NixiettubeInsertChar(CC);break; //... case 'D': case 'd': NixiettubeInsertChar(DD);break; case 'E': case 'e': NixiettubeInsertChar(EE);break; case 'F': case 'f': NixiettubeInsertChar(FF);break; case 'G': case 'g': NixiettubeInsertChar(GG);break; case 'H': case 'h': NixiettubeInsertChar(HH);break; case 'I': case 'i': NixiettubeInsertChar(II);break; case 'J': case 'j': NixiettubeInsertChar(JJ);break; case 'K': case 'k': NixiettubeInsertChar(KK);break; case 'L': case 'l': NixiettubeInsertChar(LL);break; case 'M': case 'm': NixiettubeInsertChar(mm);break; case 'N': NixiettubeInsertChar(NN);break; case 'n': NixiettubeInsertChar(nn);break; case 'O': NixiettubeInsertChar(OO);break; case 'o': NixiettubeInsertChar(oo);break; case 'P': case 'p': NixiettubeInsertChar(PP);break; case 'Q': case 'q': NixiettubeInsertChar(QQ);break; case 'R': case 'r': NixiettubeInsertChar(rr);break; case 'S': case 's': NixiettubeInsertChar(SS);break; case 'T': case 't': NixiettubeInsertChar(tt);break; case 'U': case 'v': NixiettubeInsertChar(UU);break; case 'V': case 'u': NixiettubeInsertChar(VV);break; case 'W': case 'w': NixiettubeInsertChar(WW);break; case 'Y': case 'y': NixiettubeInsertChar(YY);break; //... case 'Z': case 'z': NixiettubeInsertChar(ZZ);break; //字符Z case '-': NixiettubeInsertChar(NEG);break;//字符- case '.': NixiettubeInsertChar(DOT);break;//小数点，直接显示在右下角 case ' ': NixiettubeInsertChar(SP);break; //空格 default : NixiettubeInsertChar(SP);break;//显示不出来的字母用空格替代 } } return(ch); //返回显示的字符(putchar函数标准格式要求返回显示字符) }
头文件必须包含stdio.h，这样告诉编译器printf调用时，用这里的putchar函数。然后判断字符，分类进行显示，不能显示的空一格。
数码管的程序就完成了，如果需要可以自己添加改写函数，如：当和键盘共同使用时，如果键盘移植了scanf函数，并且支持退格；可以改写函数-让数码管的putchar支持退格操作。或者用的是我的键盘程序，需要10多ms调用一次键盘处理函数，这样可以和这个数码管扫描公用一个中断：
void Display() { static char i = 0; //记录扫描显示到哪位 CTRL_OUT = 1<<i; DATA_OUT = Nixie[i]; i++; if(i>7) { i = 0; KeyProcess(); } }
这样改写，然后把键盘的中断去掉(别忘了key.h包含和加入KeyProcess(); 的声明；如果程序中有两个指向同一个中断时，会编译错误)；这样就可以键盘、和数码管共同使用了。
- 使用示例：
使用方法还是和之前一样，工程中加入Nixietube.c文件，然后在要调用的地方加入Nixietube.h的包含；如puchr函数，和示例工程的main.c
main.c调用的方式如下：
#include <msp430x16x.h> #include <stdio.h> #include "Nixietube.h" void ClkInit() { char i; BCSCTL1 &= ~XT2OFF; //打开XT2振荡器 IFG1&=~OFIFG; //清除振荡错误标志 while((IFG1&OFIFG)!=0) { for(i=0;i<0xff;i++); IFG1&=~OFIFG; //清除振荡错误标志 } BCSCTL2 |= SELM_2+SELS+DIVS_3; //MCLK为8MHz，SMCLK为1MHz } void main( void ) { // Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; ClkInit(); NixiettubeInit(); _EINT(); //while(1) { NixiettubeDisplayChar(AA,5); NixiettubeDisplayChar(DOT,5); NixiettubeInsertChar(2); NixiettubeInsertChar(DOT); NixiettubeInsertChar(2); printf("%1.2f",1.2); } }
包含msp430的头文件，以便使用430单片机的先关资源；加入stdio.h以使用printf函数；加入Nixietube.h使用数码管的相关程序。
还要注意，为了数码管正常显示，必须打开总中断，以使数码管动态扫描显示。另外，本程序单步调试看不到数码管正常显示，因为没有扫描。只有全速运行才可以看到数码管的显示情况。
数码管的程序就到这里，不足之处，欢迎讨论提出建议。
附件：程序库
作者：给我一杯酒
出处：http://Engin.cnblogs.com/
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