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）。

1. 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。

2. 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16msIE1 |= 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Acase 'B': case 'b': NixiettubeInsertChar(BB);break; //字符Bcase '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Zcase '-':           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。

3. 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 resetWDTCTL = 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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