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標題: 51單片機初學(xué)之上手就會控制數(shù)碼管 [打印本頁]

作者: 慢慢思考 時間: 2025-11-6 15:50
標題: 51單片機初學(xué)之上手就會控制數(shù)碼管

首先吹一句，就一句哈：我這套教法，與現(xiàn)有的所有的教材的思路都大不一樣。

數(shù)碼管是什么？就是可以用來顯示數(shù)字的一種電子設(shè)備或叫做零部件或叫做電子元器件。下面的圖，就是一種典型的數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)圖，這種叫七段數(shù)碼管，分別用abcdefg這七個字母標注這七個段條，每段的位置安裝有一個燈，如果是LED數(shù)碼管，那每段就安裝了一個LED燈，每一個燈都是可以單獨點亮的，如果要控制它顯示數(shù)字，比如說顯示1，那點亮bc這兩段就行了，如果全部點亮，那就是個8字，如果全部不亮，那個，也有可能壞了。

說明一下，這個結(jié)構(gòu)圖上還有個dp，它是一個點，可以作為顯示小數(shù)點來用。至于兩個com，那是這八個LED的公共端，就是說這八個LED的接地端都在這個器件的內(nèi)部連在了這兩個管腳上，這種類型的數(shù)碼管也就是教材說的共陰極數(shù)碼管。

知道了怎么讓這個數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字，那接下來我們就思考如何手工控制它來顯示數(shù)字。電路原理圖很簡單，它上面有兩個腳標注的是com，把這兩個com腳接電源地就行了；abcdefgc以及dp這八個腳先各自接一個限流電阻，再各自接一個開關(guān)，再一起接到電源正極，電路圖就算畫完成了。接下來就是按電路圖搭建好電路，什么?你說你不會？這個沒關(guān)系，網(wǎng)上一大堆教程，照著做就是了，簡單點的方法，就是在面包板上搭建，材料都很普通，至于開關(guān)，建議用DIP撥碼開關(guān)，就是那種可以插在面包板上的成排的開關(guān)，你用8位的就行了。如果你對這些名詞所表達的東西不明白，直接在小寶上搜。

電路搭建完成，手工控制數(shù)碼管就大功告成，你可以隨心所欲地讓這個東西顯示你所想要顯示的數(shù)字了。

不過呢，我想大家感興趣的不是什么手工控制，而是如何用單片機來控制，而且是隨心所欲地。

簡單，下面就來實現(xiàn)我們的這個愿望。

思路其實很簡單，就是用單片機來代替上面電路中的八個開關(guān)就行了。

這里我們先簡單說一句最簡單的電路原理：LED燈之所以亮，開關(guān)的作用，就是在LED的正極上加上正電源，LED的正極有了正電位、負極有了零電位，它就亮了；如果LED的負極是零電位，正極也是零電位，它自然就不亮了。為什么我在這里要說這個誰都懂得的原理？因為是要引出0和1的概念。我們在這里指出個現(xiàn)有的規(guī)則：將電路中任意點的高電位狀態(tài)標記為1，零電位狀態(tài)標記為0，這個規(guī)則，是我們學(xué)習(xí)單片機的基礎(chǔ)規(guī)則之一。

在這里說一件很重要的事，從物理學(xué)上來說，數(shù)字電路包括計算機，根本不認識什么0和1，它只有電位的概念，目前我們所用到的數(shù)字電路，只用到了電位的兩種狀態(tài)，即高電位和低電位。這個思路很重要，特別是搞芯片設(shè)計尤其是想拋開現(xiàn)有而另開新路的人，它關(guān)系到你對數(shù)字電路的基本原理的正確理解，但是，對于做程序設(shè)計的人來說，你得接受計算機只認識0和1這個理念，這樣才利于編程，所以，在后面，我也會采用這種理念，將它們說成數(shù)值。關(guān)于這一點，有興趣時我再詳細解說。

好了，我們回歸正題，先拿一個我們要用到的單片機的管腳圖來，下面是STC89C52單片機某一型的管腳圖，我們可以看到它共有40個管腳，其中的32個管腳，它們的標注都是以P開頭的，這些P管腳的功能之一，就是單片機自己可以自由控制其為高電位或零電位，有了這個功能，我們就可以用它來給LED的正極授以高電位或零電位以達到控制其亮滅的目的，如果我們用上它的七個管腳，這樣不就可以控制數(shù)碼管的顯示了么？如果用上八個管腳，那就連小數(shù)點一并也控制了。

接下來就做四件事，就可以達成我們隨心控制數(shù)碼管的大愿望：畫電路圖，搭建電路，在電腦上寫程序，將寫好的程序復(fù)制也就是下載到單片機中。

前圖所展示的單片機共有32個可以用于輸出的管腳，這32個管腳被設(shè)計成了4個組，每組由8個管腳組成，這4組端口分別標記為P0、P1、P2、P3組。在以下的實驗電路設(shè)計上，我們用到單片機的P2組，當然，你也可以用其它幾組中的任意一組。連接順序是單片機的P2.0~P2.6管腳一一對應(yīng)數(shù)碼管的a~g腳；P2.7可以不接，也可以接dp以顯示小數(shù)點。電路圖如算了，這個電路圖太簡單，就不如下了，反正網(wǎng)上也找得到。

搭建好的電路實物圖：略。

下面就是寫程序了，咱們不用現(xiàn)有的教材上的什么keil不keil的方法去寫程序，因為這個對初學(xué)者來說用起還是有些麻煩，有這個時間，咱們早都完成這個實驗了，咱們簡單點，咱們就用STC的程序下載軟件，這個先在網(wǎng)上下載老妖的STC-ISP軟件，官網(wǎng)，得到一個開頭為stc-isp的壓縮包，解壓，得到一個開頭為stc-isp的或開頭為AiCube-isp的應(yīng)用程序，這個程序根本不用安裝，也沒任何限制，不用你充話費不用你當會員去貢獻點什么，你直接點擊打開就是了，部分界面如下：

說一下哈，如果你著急看到結(jié)果，下面有幾段你可以暫時不看，而是直接跳到后面的開始寫程序部分。

我們編寫程序的思路依據(jù)的就是單片機運行的機制，比如我們要顯示7，就要置abc腳為高電位，對應(yīng)的單片機的P2.0、P2.1、P2.2要由單片機控制為高電位，用0和1來標記，就是這三個管腳均為1，而其它管腳均為0，從高到低連起來寫，就是00000111，這里再說一個規(guī)則，就是連寫這一組管腳的電位標注時，規(guī)定Px.0為最末位，其它的管腳則順序往高位排。

編程前，我們先要理清程序執(zhí)行的流程，也就是，這個單片機在設(shè)計上，它自身有什么功能可以將P2端口的電位控制成我們想要的結(jié)果。

我們先不管這個芯片的設(shè)計是怎么樣的，我們先思考如果是你自己，你會怎么來設(shè)計這個芯片以實現(xiàn)這個功能。

有一種方法，我們可以把這個00000111當成貨物，而P2口呢，當成倉庫，我們要做的事，就是把這個貨物，送到名稱叫做P2的倉庫里去，而你，作為老板，就是跟員工下達一個指令，指令的內(nèi)容必須很明晰以免員工不知所措：指令的第一個內(nèi)容，是明確指出是送貨；第二個內(nèi)容，明確告訴他這個要送的貨現(xiàn)在在哪，也就是源地址；第三個內(nèi)容，明確告訴他貨物的目的地地址。如果你將這些寫在紙上，那在我們的工作中，叫做寫計劃書，而為單片機而寫在電腦上，叫做編程。

以上只是我們自己考慮到的一種方法，那單片機是不是也是這種工作機制呢？幸好，設(shè)計這個單片機的人還是個正常人，他跟我們想得差不多一樣。接下來的事就簡單了，就按照這個思路來編程，寫出這條指令的全部內(nèi)容：01110101 10100000 00000111。

第一個數(shù)01110101是什么意思?不管你知道不知道，反正單片機是知道的，就是老板給他下了道命令，叫他去送貨。貨送到哪？那就是01110101包含的第二層指令內(nèi)容：緊跟著的第二個數(shù)，就是貨物的目的地的地址；01110101還包含著第三層指令內(nèi)容：緊跟著的第三個數(shù)，就是貨物本身，可以這樣理解，老板在下達命令時，他是當面把貨物交給員工的，也即貨物就在你眼皮子底下，這類數(shù)據(jù)傳送指令，教材中稱為立即尋址，這個數(shù)，叫做立即數(shù)。這三層意思，固定用01110101這一個數(shù)來表達，如果改變了這個數(shù)。比如給改成了10000101，那他的指令的第三層內(nèi)容，就變成了源地址，也即這類送貨方式中，貨物并不在眼前，而是在一個倉庫中，這第三個數(shù)就是貨物所在的倉庫地址，10000101這個數(shù)還指明了這個倉庫是距離最近的那類倉庫。

我們在這里為什么要寫成01110101 10100000 00000111？前面我們說了，單片機只認識0和1，所以這個指令的表現(xiàn)形式也就是0和1的組合。

開始寫程序，編程軟件用的就是上面說的STC-ISP程序，編程窗口在箭頭1所指程序文件窗口里，這里該說明了，在這個窗口中，是沒辦法輸入只有0和1這類數(shù)據(jù)的，這個軟件就是這樣設(shè)計的，我們只能望著嘆氣。只有0和1的數(shù)據(jù)叫二進制數(shù)，而這個編程窗口中，輸入的只能是十六進制數(shù)，所以，我們必須將這三個二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)，你理解不理解二進制十六進制這個概念現(xiàn)在沒關(guān)系，反正這個有現(xiàn)成的轉(zhuǎn)換工具，不用你去計算，轉(zhuǎn)換的結(jié)果是75 A0 07，我們將這三個數(shù)順序填寫進去就行了。當然，為了防止程序跑飛，后面再附加兩個數(shù)：80 FE，當然，這個你可以加，也可以試著不加，你自己觀察結(jié)果。

這樣編程就完成了，是不是特簡單？更簡單的是，接下來連好電腦，你再點一下左下方的“下載編程”方框，OK，7出來了。

為什么要點按“下載編程”？你在電腦上寫完了程序，你得交給單片機啊，就象你的計劃書，得交給你的員工一樣，你交給他，他才能照著這個計劃書去一步一步地執(zhí)行啊。這個下載編程的作用，就是將寫好的程序交給單片機，其實質(zhì)就是復(fù)制到單片機中，專業(yè)稱呼叫下載，以前叫燒寫燒錄之類的。這個程序?qū)戇M去的時候，并不是十六進制數(shù)，還是前面說的那句話，它只認識0和1，所以，依然是二進制數(shù)。還有，這個程序?qū)戇M單片機之后，單片機自身是不能改變其中的任何內(nèi)容的，這個存放的地方也是專門設(shè)計的，教材上稱為程序存儲器的就是它。

這里補充說明程序文件窗口中輸入程序的方法：如果窗口中是一片空白而看不到輸入的位置，沒關(guān)系，點一下這個空白窗口的任意位置，窗口的最上面一行會出現(xiàn)一個閃爍黑方塊，黑方塊左邊有0000h字樣，這個0000h表示的就是程序存儲器的第一個地址，也就是說，我們這里寫入的程序中，75這個十六進制數(shù)在復(fù)制進入單片機的程序存儲器之后，它將存儲在地址為0000h的程序存儲器單元中。然后你就可以直接開始輸入了；如果窗口中有內(nèi)容，那請點按窗口下箭頭3所指“清空區(qū)域”按鈕，窗口里就什么都沒有了，然后如同上面所說的一樣用鼠標點擊空白處，就能看到有光標閃爍，然后開始輸入數(shù)據(jù)。

如果想改變數(shù)碼顯示的內(nèi)容，你直接修改第三位也就是現(xiàn)在的07那個位置的數(shù)值就行，如果你搞不清楚該是什么值，你隨心改也沒人干涉你，至于數(shù)碼管顯示的是什么，管它呢，試一試也沒什么關(guān)系，說不定，你會發(fā)現(xiàn)它還能顯示AbCdEF之類的。

STC-ISP是有使用說明的，這里須重點注意幾點：一是左上角的芯片型號欄顯示的型號要與你所使用的芯片一致，先用“下載編程”按鈕下方的“檢測選項”按鈕檢查一下，軟件會自行檢測出芯片型號，如果檢測不出則可以手動選擇，實測這個89C52好象是不能自動檢測出來的，那就得手動選擇了，它在STC89C52RC系列下，選STC98C52RC/LE52RC，然后再按“檢測選項”按鈕檢查一下看對不對；二是緊隨其下的掃描串口中顯示的串口號要正確，也是可以手動選擇的。

STC89C52芯片的程序下載工作，是需要專門的硬件設(shè)備的，有現(xiàn)成的，給外星人的小店施舍幾塊錢，他會告訴你這個是什么東西，然后過幾天送一個給你。這個小東西可能是要驅(qū)動程序的，在下載軟件頂部菜單欄有一欄顯示的是“USB驅(qū)動安裝”，點擊它然后按照提示進行安裝就行了，安裝前先插上這個下載器，安裝可能有點慢，一個字，等，等到“掃描串口”按鈕右側(cè)出現(xiàn)內(nèi)容即完成安裝。檢查是否安裝正確且連接的是你的那個下載器的方法有幾種，咱們粗暴點，直接拔掉這個小東西，如果“掃描串口”右邊里的內(nèi)容變化了或成了空白，蠻好，這個就對了。如果你的電腦上只有這么一個串口設(shè)備，你再插上這個小東西，那“掃描串口”右邊的窗口內(nèi)就會自動出現(xiàn)你的設(shè)備的串口號。

數(shù)碼管有現(xiàn)成的，個人建議喜歡自己動手的自己搭一個，這樣可以更清楚電路原理，掌控感滿滿。LED用方型的比較合適。

隨心控制數(shù)碼管的學(xué)習(xí)到此就算差不多了。學(xué)習(xí)這個內(nèi)容，其主要目的，就是學(xué)習(xí)掌握單片機的輸出功能。

單片機的核心功能，其實就兩條，一條是控制其端口的電位的高低，以此向連接它的設(shè)備傳遞數(shù)據(jù);二條是它也可以將端口電位高低的控制權(quán)交給外面的設(shè)備，以此獲得連接到它的設(shè)備傳遞給它的數(shù)據(jù)。單片機所設(shè)計的其它所有的功能，可以說，都是圍繞著這個核心功能來的，所以說，你只要掌握了這兩樣核心功能，你就是兩只腳踏進了單片機的大門。

下面我們來實踐一下用外部設(shè)備來控制端口的電位，然后單片機讀取這個電位值并傳送到另一個地方：P1的八個端口分別用一個電阻連接到電源正極，再用一只八位撥碼開關(guān)串上電阻后一端連接P1的八個端口，撥碼開關(guān)的另一端全部連接到地，P2改為串限流電阻后直接接八個LED，然后你自己設(shè)置這個八位開關(guān)為任意開關(guān)狀態(tài)，比如用數(shù)值表達的11001001狀態(tài)，然后讓單片機將P1的狀態(tài)送入P2，然后你再觀察P2口八個LED的狀態(tài)是不是也是11001001，然后你再改變撥碼開關(guān)的狀態(tài)，再試再觀察。這里需要提醒一下，改變撥碼開關(guān)的狀態(tài)之后，是不用重新下載程序的，只需重啟單片機就行了，重啟的方法，我文化程度不高，就簡單粗暴吧，斷電后重新上電。

這個將P1口狀態(tài)送入P2口，用到的機器命令的表達值是10000101，轉(zhuǎn)換成十六進制是85，這個在前面已經(jīng)說過了；P1口的地址的表達值是10010000，轉(zhuǎn)換成十六進制是90。所以，程序就是85 90 A0 80 FE。這條機器碼指令的格式比較奇怪，它是數(shù)據(jù)源地址值緊跟在命令值之后，之后才是目的地址，而這條指令對應(yīng)的匯編指令，卻依然是命令助記符之后順序跟著目的地址、源地址。

這個實驗，其實是我們學(xué)習(xí)單片機中最重要最基礎(chǔ)的實驗之一，實驗的主要目的，就是了解單片機的輸入接收功能，我們在單片機學(xué)習(xí)中，很大一部分學(xué)習(xí)的內(nèi)容叫做通訊，也就是單片機的數(shù)據(jù)輸入輸出，其實際操作的，就是對端口的電位高低的控制（發(fā)送）與接收（讀取），可知這個實驗的重要性。

以上我們學(xué)習(xí)的是用機器碼來編程，這種編程方式是最原始的，雖然它才是單片機工作的本來面目，但是它在實踐應(yīng)用中有一個很大的麻煩，入門容易掌控太難，所以入門學(xué)習(xí)時了解一下就夠了，但這個學(xué)習(xí)是非常有必要的，通過這個學(xué)習(xí)，我們就可以了解到單片機的工作機制和編程規(guī)則，為接下來我們學(xué)習(xí)匯編和C打下理論基礎(chǔ)。另外，如果你對單片機芯片級的設(shè)計感興趣，這個學(xué)習(xí)可以給你打一點基礎(chǔ)。我這個教法，不是讓你亦步亦趨地跟我學(xué)，而是要打通你的自學(xué)能力的任督二脈，讓你直接去了解單片機的工作機制和語言規(guī)則，了解了之后，你會對編制任何一個項目都有清晰的思路，剩下的，就是查資料，查器件資料，查編程語言有哪些功能語句以及它們的使用規(guī)則，查編程技巧和注意事項，等等。你比如控制數(shù)碼管的例子，我們的目的就是將一個讓數(shù)碼管顯示數(shù)字的值送到P2端口，這里面首先要查的是用什么樣的命令，你可以查51單片機的機器指令表，它分了類的，顯然，這是一個數(shù)據(jù)傳送類指令，我們就在這一類里面查，然后我們就查到了一條最適合用在這里的指令：立即數(shù)傳送指令；然后我們就查這條指令的使用規(guī)則：目的地址緊隨其后，再跟著這個要傳送的立即數(shù)；再查P2的地址，這個在芯片手冊中查，當然，51機是統(tǒng)一的，現(xiàn)有教材中也都給出了這張表，叫做特殊功能寄存器表，里面給出的P0的地址是80H，P1是90H，P2是A0H，P3是B0H，完工。

如果你對芯片設(shè)計感興趣，通過這些知識的學(xué)習(xí)，再學(xué)習(xí)一下邏輯電路，你甚至可以自行設(shè)計簡單的單片機電路，比如說，用現(xiàn)有的邏輯集成電路，來搭建一個十以內(nèi)的加法計算器，很容易的。如果你的電子電路水平比較象樣，用分立元器件也不是不可以。

接下來我們可以進入?yún)R編或C的學(xué)習(xí)了，個人建議先學(xué)一下匯編，熟悉了解后再正式進入C。

哦對了，總有一些人說什么匯編很難，真是奇怪的言論，對于理工科的人來說，真沒什么不好懂的，入門非常容易，它只是難在復(fù)雜應(yīng)用上的掌控，但是，我們只是達到熟悉了解的目的就行了，你學(xué)它，花不了幾個時間，但對你打好學(xué)C用C的基礎(chǔ)，效費比太高了。關(guān)于這個看法和解釋，我已在前面的帖子中說過了。

在這個實驗中，我們選用的單片機的型號是89C52，為什么要用這個型號，因為這個型號的是老款的，它不用配置端口的功能，入門時學(xué)起來簡單多了。如果你用的是STC的15系列或8系列或32系列，那你還得先寫幾條端口配置語句，對于初學(xué)者來說這個學(xué)法就不太友好，至于什么STM的，那更是麻煩加茫然，三把兩把，興趣就給折騰得沒了。當然這個型號也可以選用STC12系列的，它也不用配置端口，而且還可以省了晶振。用89系列的話，還得要配一個晶振及兩片陶瓷電容，這個一定不能忘，否則單片機是不會工作的，至于晶振的頻率參數(shù)，對于初學(xué)者來說，用不著多的，一個11.0592就夠你用了，以后升級到高系列，也用不到晶振這個東西。還有90與89是一個系列的。從這個系列入門之后，肯定是要進到更高系列的，畢竟這個系列太古老，功能太少，速度也慢，特別是價格方面的意思，你可以自己去了解。

在實驗中，如果你是用面包板來搭建電路，那要注意單片機的外觀選型，要選用雙列直插式、管腳間距2.54mm的，至于管腳數(shù)，滿足你的試驗需求就行，我們這里用的是40個管腳的，它叫雙列直插式。你以后的實驗，都要注意器件的管腳的間距，因為面包板的孔距就是2.54mm。

如果你不想用撥碼開關(guān)，也可以簡單點，就用跳線來代替。

作者: 慢慢思考 時間: 2025-11-6 15:53
總看到有人問單片機怎么學(xué)，很好，所以，就有了點動力，寫了這么個東西。
忘了作申明了：版權(quán)所有，翻制必酒。

作者: 慢慢思考 時間: 2025-11-6 21:52
剛才查了一下，STC12C5A60S2系列可以不用配置端口，它上電復(fù)位后為準雙向口。而STC12H系列是要配置端口的，所以并不適合本實驗。

作者: man1234567 時間: 2025-11-11 16:40
數(shù)碼管邊上要放個內(nèi)部電路圖解說明共陽共陰，
最好還提到查理復(fù)用的情況這類個產(chǎn)品常用但實驗少用。

作者: 嵌入式華華 時間: 2025-11-16 09:37
這東西很好學(xué)的

作者: 慢慢思考 時間: 2025-11-21 12:01
補上數(shù)碼管的內(nèi)部電路圖和撥碼開關(guān)手動控制實驗圖：

這個是共陰極的，注意圖中的電阻并不是數(shù)碼管內(nèi)部已存在的，你在實驗中需要另接，千萬記住，如果不接電阻，立碼燒管。我用的是470歐的，5V供電。
下面的是面包板搭建好的實物及數(shù)碼顯示圖：

這個顯示的是“6”，數(shù)碼管的abcdfg需點亮，對應(yīng)撥碼開關(guān)的765431位處于ON的位置，如果用0和1代表開與關(guān)，則從高到低為01111101。

這個顯示的是“7”，撥碼開關(guān)的開關(guān)位標記為00000111。

作者: 慢慢思考 時間: 2025-11-22 08:10
再補兩張輸入程序的圖片：

搭建完成并已下載程序的實物圖：

作者: 慢慢思考 時間: 2025-11-23 23:24
帖子中關(guān)于輸入試驗的內(nèi)容，太過粗糙，很不完整，我會另寫的。

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