第四章為面向接口的編程，本文內容包括：4.3 LED 數碼管。

4.3 LED 數碼管

>>> 4.3.1 靜態顯示

如圖4.10 所示是由2 個共陽極的LN3161BS 組成的LED 數碼管電路，R1～R8 為限流電阻，c1 和c2在內部并聯連接。如果將段選端a～dp 與位選端com0、com1 連接到AM824-Core 的PIO0_8~PIO0_15 與PIO0_17、PIO0_23，則通過程序即可控制筆段的亮滅。由于數碼管的8 個段選端全部都要經過com 口才能得到供電，因此需要增加三極管提高com 口的驅動電流，以彌補LPC824 GPIO 驅動電流的不足。當com 為低電平時三極管導通，則數碼管的c1、c2 為高電平，即選通數碼管。此時只要數碼管的任一段選端為低電平，則點亮數碼管相應的筆段。

圖4.10 LED 顯示器電路圖

MiniPort-View 數碼管模塊通過MiniPort B（排母）與AM824-core 相連，同時將其余不使用的I/O 通過MiniPort A（排針）引出，實現模塊的橫向堆疊，其對應AM824-Core 的MiniPort 接口J4的功能定義詳見圖4.11。

圖4.11 數碼管模塊實物與接口定義

“日”形數字顯示除了能夠顯示10 進制數字0～9，有時也用于顯示16 進制字母AbCdEF 或其它一些非常簡單的符號。按照二進制的計算方法，8 段顯示有256 種組合，去掉“點（dp）”的顯示，其筆段的組合為128 種（27），而數字0～9 只有10 個符號，因此要想得到我們希望的顯示符就必須對顯示段進行編碼。顯然，如果要想點亮數碼管的某一個筆段，則只需將對應的筆段置0就可以了。即輸出低電平至com0 端，同時輸出低電平至b、c 段，點亮LED 得到字符“1”。由此可見，按照數字的筆畫排列，則很容易得到10 個數字0～9 共10 個顯示字符，七段共陽數碼管10 個數字段碼表詳見表4.2。

表4.2 七段共陽極數碼管段碼表

如果以8 位數值表示段碼，當其相應位為0 時，則表示對應的段點亮。bit7~0 分別與dp~a 對應，假設bit0 為0，即點亮a。為了方便訪問，不妨將段碼存放到一個數組中。即：

AMetal 軟件包提供了熄滅所有數碼管的板級初始化函數、段碼傳送函數、位碼傳送函數和數字顯示掃描函數，其函數接口詳見程序清單4.10。

程序清單4.10 digitron0.h 接口

其中，code 為待顯示數字0~9 所對應的段碼，pos 為com0 或com1 對應的數字下標（0~1），num 為待顯示的數字0~9。當后續調用這些函數時，則只需要“#include "digitron0.h"”就可以了。比如，在com0 數碼管上顯示數字1，詳見程序清單4.11。

程序清單4.11 靜態顯示數字1 范例程序

如果讓單個數碼管循環顯示0~9，且循環的時間為1s，顯然顯示時間也是1s，那么這就是一個簡單的秒計數器，詳見程序清單4.12。

程序清單4.12 秒計數器范例程序

當你看到程序清單4.12（9）中的“i = (i + 1) % 10;”代碼時，是否有一種似曾相識的感覺呢？這行代碼是從LED 流水燈實驗中提煉出來的。如果需要倒計時呢？則將其修改為“i= ((i – 1) + 10) % 10;”。如果要從9 開始倒計數呢？那就將i 的初始值修改為9。至此已經實現了0~9 的循環顯示，能否循環顯示0~99 呢？這就是下面將要介紹的數碼管動態掃描顯示。

>>> 4.3.2 動態顯示

如果要顯示多位數字，則需將多個數碼管并接在一起使用。此時將會出現一大堆段選端的問題，比如，兩位數碼管需要2×8＝16 個段選信號，而LPC824 一共才16 個I/O，無法滿足需求，同時管腳使用越多，連線也會變得越復雜。所以為避免使用過多的管腳而造成資源浪費和連線復雜，人們發明了一種動態掃描方式來實現多個數碼管的顯示。

由于數碼管的段碼是連接在一起的，那么同一時刻兩個數碼管的段碼必然是相同的，如果簡單地使2 個公共端（com）均有效來實現2 個數碼管的顯示，那么必然都會顯示相同的內容。怎么辦？分時顯示，即一段時間數碼管0 正常顯示（com0 有效，com1 無效，段碼為數碼管0 需要顯示的圖形），另外一段時間數碼管1 正常顯示（com1 有效，com0 無效，段碼為數碼管1 需要顯示的圖形）。如要顯示一個數值12？即在com0 顯示1，在com1 管顯示2，詳見程序清單4.13。

程序清單4.13 顯示數值12 范例程序

雖然在實際的操作過程中數字是輪流顯示的，但只要輪流操作的速度達到一定的范圍，那么在人眼看起來就能達到和整體顯示的效果一樣，就像我們經常看的電影技術一樣。

再細心觀察一下實驗現象可以發現，雖然顯示的數字是12，但是數碼管顯示的1 和2 都會有另外一個數字的影子。com0 顯示的是1，但也能看到2 的影子。

digitron_disp_num()就是digitron_com_sel ()和digitron_segcode_set()的一個簡單組合。其顯示過程是先傳送位碼、后傳送段碼，于是在傳送位碼和傳送段碼之間就產生了時間間隙。當新的com 端有效時，仍然還在使用此前的段碼，所以出現了短暫的錯誤現象。怎么辦？可以在這段時間內熄滅所有的數碼管，避免錯誤顯示。即：

那如何循環顯示0 ~ 59 呢？即將要顯示的數值加1，詳見程序清單4.14。

程序清單4.14 0~59 秒計數器范例程序（1）

程序還可以繼續優化嗎？現在的問題是，為了顯示一個數據，即便數據沒有改變，也必須動態掃描數碼管，否則無法顯示。首先將待顯示的數據存放到緩沖區（存儲單元），然后每隔一段時間從緩沖區讀取待顯示的數據。即：

讀緩沖區的數據實現動態掃描的函數詳見程序清單4.15。

程序清單4.15 動態掃描顯示函數

由此可見，緩沖區的段碼就是當前要顯示的數據，當再次切換時，則繼續調用該函數，則在下一個位顯示數據，以此類推。由于位選變量pos 每次都是在上一次顯示的位的基礎上變化的，因此必須將其聲明為靜態變量。顯然，只要將顯示的內容存放到緩沖區中，同時保證以一定的時間間隔（各個數碼管顯示后的延時）調用該函數，即可實現動態掃描。

為了便于復用數碼管程序，則將上述代碼全部存放到digitron1.c 文件，函數聲明放到digitron1.h 文件。其接口如下：

(1) digitron_init()：初始化相關引腳；

(2) digitron_disp_scan()：動態掃描函數。

由于要將待顯示內容存放到緩沖區，同時還可能訪問段碼表，因此不允許調用者直接操作其中的變量、數組等，基于此增加3 個接口函數，其分別為傳送段碼到顯示緩沖區，傳送數字0~9 到顯示緩沖區與獲取待顯示數字的段碼，其相應的代碼詳見程序清單4.16。

程序清單4.16 操作緩沖區和段碼表接口函數

如果要在com0 顯示“3.”，則可以直接這樣使用：

最后將這些接口全部聲明在程序清單4.17 所示的digitron1.h 文件中，相關的實現代碼詳見“深入淺出AMetal——動態顯示”介紹的digitron1.c 文件。

程序清單4.17 digitron1.h 文件內容

注意，在digitron1.h 接口中，已經使用digitron_disp_num_set ()和digitron_disp_code_set()替代digitron_disp_num()和digitron_disp_code()，程序清單4.18 就是通過迭代后的循環顯示0~59 秒計數器范例程序。

程序清單4.18 0~59 秒計數器范例程序（2）

>>> 4.3.3 閃爍處理

在顯示過程中，有時為了修改某位數碼管的值，需要對數碼管進行閃爍處理。在溫度采集場合，當溫度超過一定的值后，可以將顯示的溫度值做全閃處理，以引起觀察者注意。

實際上，只要讓數碼管顯示一段時間，熄滅一段時間，就產生了閃爍的效果，顯然只要直接操作緩沖區就可以了。假設每秒閃爍2 次，在個位不斷閃爍，詳見程序清單4.19。

程序清單4.19 實現秒計數器個位閃爍（1）

在程序中，1s 閃爍2 次，每次閃爍占用500ms，即顯示250ms，熄滅250ms。每秒結束后，秒計數器加1，顯然用同樣的方法也可以使秒計數器的十位閃爍，由此可見，實現閃爍僅需交替傳送正常顯示的段碼和熄滅顯示的段碼即可。由于熄滅顯示的段碼非常特殊，固定為0xFF。因此，只要在合適的時間傳送相應段碼即可，段碼傳送函數digitron_segcode_set()是在digitron_disp_scan()函數中調用的。通過修改該函數，使其在一段時間內傳送緩沖區中正常顯示的段碼，一段時間內傳送熄滅顯示的段碼0xFF，也能實現閃爍，詳見程序清單4.20。

程序清單4.20 帶閃爍功能的digitron_disp_scan()函數（1）

程序將時間分隔為500ms 的時間片，當需要閃爍時，顯示250ms，熄滅250ms，每隔5ms 調用一次digitron_disp_scan()，cnt 循環計數+1。如何讓秒計數器十位閃爍呢？直接將if(pos == 1)修改為if(pos == 0)。

顯然，數碼管的閃爍狀態和顯示狀態可以用一個標志位來表示，即0 表示顯示，1 表示閃爍，bit0 和bit1 分別表示com0 和com1 的狀態。定義一個全局變量如下：

如果bit1 閃爍，則將bit1 的初始值設置為1。即：

這樣一來，即可需要根據該變量的值來獲取需要閃爍的位，詳見程序清單4.21。顯然，只要將g_blink_flag 對應的位置1 就能實現閃爍，否則將其對應位清0。

程序清單4.21 帶閃爍功能的digitron_disp_scan()函數（2）

為了提高程序的可閱讀性，則進一步優化兩個if-else 語句，詳見程序清單4.22。

程序清單4.22 帶閃爍功能的digitron_disp_scan()函數（3）

由于g_blink_flag 變量定義在實現代碼中，不能直接將該變量提供給用戶修改，因此必須提供一個接口函數用于設定閃爍位，其相應的代碼詳見程序清單4.23。

程序清單4.23 digitron_disp_blink_set()函數

digitron_disp_blink_set()的pos 用于指定設置閃爍屬性的數碼管位置，isblink 設置閃爍屬性，值為AM_TRUE 表示閃爍，AM_FALSE 表示不需要閃爍。am_bool_t 是AMetal 在am_types.h 文件中自定義的類型，該類型數據的值只可能為AM_TRUE（真）或AM_FALSE（假），設定com0 閃爍的方法如下：

設定com0 停止閃爍的方法如下：

添加digitron_disp_blink_set()的接口函數，詳見程序清單4.24 所示的digitron1.h。

程序清單4.24 digitron1.h 文件內容

有了該接口函數后，實現閃爍就很容易了，程序清單4.25 實現了秒計數器個位閃爍。

程序清單4.25 實現秒計數器個位閃爍(2)

由此可見，與程序清單4.18 相比，僅增加了一行代碼就實現了閃爍功能，顯然接口的設計非常重要。