以数码管显示程序为例讲讲单片机系统编程的一些方法和思想

以数码管显示程序为例讲讲单片机系统编程的一些方法和思想前后台程序结构，由主循环加中断构成，主循环程序称为“后台程序”或“背景程序”；各个中断程序称为“前台程序”，依靠中断内的前台程序来实现事件响应与信息收集。

后台程序多个处理任务顺序依次执行，从宏观上看，这些任务将是同时执行的。

前后台程序结构可以实现多任务同时执行，本质是快速地依次循环执行各个任务。

编写前后台多任务程序最重要的原则是任何一个任务都不能阻塞CPU。

每个函数都应尽可能快地执行完毕，将CPU 让给后续的函数。

利用单片机数码管显示程序作为例子，使用RAM缓冲区。

前台的定时中断扫描程序需要不断循环扫描刷新数码管，而后台任务可能随时需要改变显示内容。

用一个数组作为显示缓冲，消除两种操作之间的时间关联性。

对于前台程序，在定时中断内只负责将显示缓冲中的内容依次显示到LED上，后台程序可以随时更改显示缓存数据，从而改变实际显示内容。

显示缓冲在这里充当了前台程序与后台程序之间的数据传递渠道，消除了前后台之间的直接关联性。

事实上，在这种结构下前台的刷新操作对于后台程序来说是不可见的，因此缓冲区也是一种很好的硬件隔离层。

我针对这个“前后台程序结构”的思想，再结合程序封装和程序分层的思想，参考了传统的数码管动态扫描程序，花了一天一夜写出了这个数码管显示模块子程序。

这个子程序已经封装成一个函数，，提供4个参数输入，可以选择不同的工作模式。

此函数要求8位数码管的段码数据线和位码数据线分时复用，共用单片机的某8位IO口，这里接P0口，所以需要上拉电阻。

此程序对硬件的要求是：用两片地址/数据锁存器分别锁存数码管的段码和位码，共用单片机8位IO口，动态扫描方式。

所以说这种方法占用的硬件资源很少，适合用于较大的单片机系统中。

程序的宏定义很简洁，只需要宏定义数据口，定义锁存器使能端，8位显示缓存区和段码表（段码表是共阳极的，只要在调用的时候取反就可以了）。

用在不同的电路时，只需要改写数据端口的宏定义和锁存器使能端。

这样的程序具有可移植性，封闭性，层次性，对以后的模块程序复用和系统程序构建有很大的益处。

封装好的函数为：LED_DisplayNumber(int Number,unsigned char Flat,unsigned char DecimalPoint,unsigned char SegBuffClear);。

以后在需要数码管显示功能的系统中，只要定义了相关端口，就可以在主程序循环中调用数码管显示函数了。

只需要传入参数int Number，设置模式unsigned char Flat，设置小数点unsigned char DecimalPoint，设置清屏unsigned char SegBuffClear，就可以随意显示数据了。

格式为（传入参数，【0为纯数字，1为温度值,2为按键输入】,1为有小数点，1为清屏）。

主程序中模拟了正负数、小数点、温度值、按键值和清屏的条件下的程序，并给出了运行的仿真效果图。

数码管显示函数的内部结构已经全部呈现出来，并加上了详细的注释，帮助读者更方便地理解程序。

本程序主要目的不是仅仅为了实现单片机的数码管动态显示功能，其最重要的意义在于对模块程序或功能函数封装和调用的编程思想，以及系统程序中“前后台程序结构”，“非阻塞型结构”和RAM缓冲区的编程方法。

如果你是个初学者，或者你觉得这样的函数太复杂，没必要，可你接触了系统程序的编程时，你就会发现用教科书上的传统思想来编程会非常吃力不讨好。

把程序封装成函数，把程序结构分出层次和“前后”，把程序写成“非阻塞型”，使用RAM缓冲区，这是系统程序中优良的编程方法，尤其在庞大的超低功耗的电路系统中。

终于写完了，包括程序和文章，感觉就是：“累并快乐着！”周末烦事多，天气不好，心情更不好。

无心看书，更无意学习，于是就化郁闷为力量，一鼓作气写出了这些东西。

不仅不开心的时间过得特别快，睡眠也好了，胃口也不错，当然心情也转好啦！^_^ 写程序的同时，大地震发生了，在这里向灾区的同胞们默默祝福，祈祷！#include<reg52.h> //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义#define SEG_PORT P0sbit LATCH1=P3^6;//定义锁存使能端口段锁存sbit LATCH2=P3^7;// 位锁存unsigned char DispBuff[8]; //显示数据缓存unsigned char code LED_Tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x98,0x7f,0x9c,0xc6,0xbf};// 显示段码值【0123456789 . 摄氏度符号C 负号】(共阳极)//函数声明void LED_Display_Scan();void LED_DisplayNumber(int Number,unsigned char Flat,unsigned char DecimalPoint,unsigned char SegBuffClear);void Init_Timer0(void);void DelayMs(unsigned char t);void DelayUs2x(unsigned char t);/*------------------------------------------------主函数，示范程序------------------------------------------------*/main(){int i;i=-13525;//-32768～32767Init_Timer0();//定时器0初始化while(1){LED_DisplayNumber(i,1,1,0);//传入要显示的参数并产生相应的段码//（传入参数，【0为纯数字，1为温度,2为按键输入】,1为有小数点，1为清屏）DelayMs(60000);DelayMs(60000);/* DelayMs(60000);//这里模拟按键输入模式，只要设置好模式，把这里的屏蔽去掉DelayMs(60000);DelayMs(60000);LED_DisplayNumber(5,2,0,0);DelayMs(60000);DelayMs(60000);DelayMs(60000);DelayMs(60000);LED_DisplayNumber(3,2,0,0);DelayMs(60000);DelayMs(60000);DelayMs(60000);DelayMs(60000);*/i+=100;}}/**************************************************************************** *Name: LED_Display_Scan()*Function:动态数码管扫描刷新程序*Inlet Parameters: None*Export parameters: None*Description:前台程序,被定时中断调用，定时取出显示缓存的数据并刷新数码管****************************************************************************/ void LED_Display_Scan(){static unsigned char COM;//定义位选静态变量LATCH1=0; //先置零锁存时序LATCH2=0;COM++;if(COM>7) COM=0;SEG_PORT=0x00; //先段码清零以消隐LATCH1=1;LATCH1=0;switch(COM){case 0:SEG_PORT=DispBuff[0];//段码数据口输出显示缓存数据LATCH1=1;LATCH1=0;//段锁存SEG_PORT=~(0x80);//段码数据口输出位选，取反为共阴极LATCH2=1;LATCH2=0;//位锁存break;case 1: SEG_PORT=DispBuff[1];LATCH1=1;LATCH1=0;//段锁存SEG_PORT=~(0x40);LATCH2=1;LATCH2=0;//位锁存break;case 2: SEG_PORT=DispBuff[2];LATCH1=1;LATCH1=0;//段锁存SEG_PORT=~(0x20);LATCH2=1;LATCH2=0;//位锁存break;case 3: SEG_PORT=DispBuff[3];LATCH1=1;LATCH1=0;//段锁存SEG_PORT=~(0x10);LATCH2=1;LATCH2=0;//位锁存break;case 4: SEG_PORT=DispBuff[4];LATCH1=1;LATCH1=0;//段锁存SEG_PORT=~(0x08);LATCH2=1;LATCH2=0;//位锁存break;case 5: SEG_PORT=DispBuff[5];LATCH1=1;LATCH1=0;//段锁存SEG_PORT=~(0x04);LATCH2=1;LATCH2=0;//位锁存break;case 6: SEG_PORT=DispBuff[6];LATCH1=1;LATCH1=0;//段锁存SEG_PORT=~(0x02);LATCH2=1;LATCH2=0;//位锁存break;case 7: SEG_PORT=DispBuff[7];LATCH1=1;LATCH1=0;//段锁存SEG_PORT=~(0x01);LATCH2=1;LATCH2=0;//位锁存break;}}/****************************************************************************Name:LED_DisplayNumber(int Number,unsigned char Flat,unsigned char DecimalPoint,unsigned char SegBuffClear)*Function:动态数码管显示程序*Inlet Parameters:(Number,Flat,DecimalPoint,SegBuffClear)(传入有符号参数，模式，小数点，清屏）*Export parameters: None*Description:后台程序,负责接收传入的参数并解析处理，再写入显示缓存，等待定时调用扫描程序把缓存中的显示数据取走并显示Flat,为0时代表输入纯数字；为1时代表输入温度值;为2时代表按键输入参数输入范围：-32768～32767；温度范围-327~327摄氏度****************************************************************************/ void LED_DisplayNumber(int Number,unsigned char Flat,unsigned char DecimalPoint,unsigned char SegBuffClear){char Digit,DigitSeg,Negtive;char SegBuff[8];char i,Bits;unsigned int j,temp;static char k=8;if(SegBuffClear)//段码缓存清零{for(i=0;i<8;i++)SegBuff[i]=0;}else if(Flat==2)//按键输入模式，键值逐个输入{if(k==8){for(i=0;i<8;i++)SegBuff[i]=0;}k--;DigitSeg=~LED_Tab[Number];SegBuff[k]=DigitSeg;if(k==0) k=8;}else{for(i=0;i<8;i++)//每次运行此程序先把段码缓存清零SegBuff[i]=0;if(Number<0) //检测输入参数是否为负{Negtive=1; //负号标志位置位j=(-1)*(Number); //将有符号整型转为无符号整型temp=j;}else{Negtive=0;j=Number;temp=j;}while(j!=0)//检测输入参数的位数{j/=10;Bits++; //位数加一}for(i=2;i<8;i++)//把传入的参数按位分解，逐个取段码并传入段码缓存{Digit=temp%10;temp/=10;if((Digit==0)&&(Bits==0)) continue;//这里可以保证传入参数之外的空余缓存为零，即不显示if((DecimalPoint==1)&&(i==4))//默认小数点后两位{DigitSeg=~(LED_T ab[Digit]&0x7f);//倒数第三位数有小数点SegBuff[i]=DigitSeg;Bits--;continue;}DigitSeg=~LED_Tab[Digit];SegBuff[i]=DigitSeg;Bits--;}if(Flat==1) //输入的是温度值，增加摄氏温度符号{DigitSeg=~LED_Tab[11];SegBuff[1]=DigitSeg;DigitSeg=~LED_Tab[12];SegBuff[0]=DigitSeg;}if(Negtive) //添加负号{DigitSeg=~LED_Tab[13];SegBuff[7]=DigitSeg;}}// _DINT();DispBuff[0]=SegBuff[0];//把段码缓存的段码数据传入显示缓存，以备定时扫描调用DispBuff[1]=SegBuff[1];DispBuff[2]=SegBuff[2];DispBuff[3]=SegBuff[3];DispBuff[4]=SegBuff[4];DispBuff[5]=SegBuff[5];DispBuff[6]=SegBuff[6];DispBuff[7]=SegBuff[7];// _EINT();}/*------------------------------------------------定时器初始化子程序------------------------------------------------*/void Init_Timer0(void){TMOD |= 0x01; //使用模式1，16位定时器，使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响//TH0=0x00; //给定初值//TL0=0x00;EA=1; //总中断打开ET0=1; //定时器中断打开TR0=1; //定时器开关打开}/*------------------------------------------------定时器中断子程序------------------------------------------------*/void Timer0_isr(void) interrupt 1{TH0=(65536-6000)/256; //重新赋值6ms，这里按实际需要调整定时扫描间隔TL0=(65536-6000)%256;LED_Display_Scan(); // 定时调用数码管扫描}/*------------------------------------------------uS延时函数，含有输入参数unsigned char t，无返回值unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时长度如下T=tx2+5 uS------------------------------------------------*/void DelayUs2x(unsigned char t){while(--t);}/*------------------------------------------------mS延时函数，含有输入参数unsigned char t，无返回值unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编------------------------------------------------*/void DelayMs(unsigned char t){while(t--){//大致延时1mSDelayUs2x(245);DelayUs2x(245); }}。