|
6.4.2 数码管消隐处理不知道细心的同学能否发现，我们的两次数码管动态刷新显示的时候似乎并不是那么完美，第一个小问题，大家仔细看，数码管的不应该显示的段，似乎有微微的发亮，这种现象叫做“鬼影”，这个“鬼影”严重影响了我们的视觉效果，我们该如何解决呢？ 同学们今后可能会遇到各种各样的问题，可能有很多我是没有讲过的问题，遇到问题怎么办呢？大家要相信，你作为初学者，遇到的问题肯定不是第一个遇到的，肯定有前辈会遇到同类问题，他们一般会在网上发表各种帖子，各种讨论，所以大家遇到问题，首先解决方法就应该形成一个到网上搜索的条件反射，这个问题大家可以到网上搜：“数码管消隐”或者“数码管鬼影解决”，多找相关关键词搜索，会搜索也是一种能力。 大家在网上搜了一下会发现，解决这类问题的普遍两个方法，其中之一是延时，延时之后我们肉眼就可能看不到这个“鬼影”了。但是延时是一个非常拙劣的手段，且不说延时多久能让我们看不到“鬼影”，延时后，我们的数码管亮度会普遍降低。我们解决问题呢，不能只知其然，不知其所以然，所以我们首先要弄懂为什么会出现“鬼影”。 “鬼影”的出现，主要是因为我们数码管位选和段选产生的瞬态所造成的。举个简单例子，我们在数码管动态刷新的那部分程序中，实际上每一个数码管点亮的持续时间是1ms的时间，1ms后进行下个数码管的切换。在进行数码管切换的时候，比如我们从case 5要切换到case 0的时候，case 5的位选用的是ADDR0=1; ADDR1=0; ADDR2=1;假如此刻case5也就是最高位数码管对应的值是0。我们要切换成的case 0的数码管位选是ADDR0=0; ADDR1=0; ADDR2=0;而对应的数码管的值假如是1。 因为我们的C语言程序是一句一句顺序往下执行的，每一条语句都会占用一定的时间，即使这个时间非常非常短暂。但是当我们把“ADDR0=1”改变成“ADDR0=0”的时候，这个瞬间存在了一个中间状态ADDR0=0; ADDR1=0; ADDR2=1;在这个瞬间上，我们就给case 4对应的数码管DS5瞬间赋值了0。当我们全部写完了ADDR0=0; ADDR1=0; ADDR2=0;后，这个时候，我们的P0还没有正式赋值，而P0此刻却保持了前一次的值，也就是在这个瞬间，我们又给case 0对应的数码管DS1赋值了一个0。直到我们把case 0后边的语句全部完成后，我们的刷新才正式完成。而在这个刷新过程中，有2次瞬间我们给了错误的数码管赋值，虽然很弱（因为亮的时间很短），但是我们还是能够发现。 那弄懂了原理后，解决起来就不是困难的事情了，我们只要避开这个瞬态就可以了。不产生瞬态的方法是，我们在进行刷新的赋值语句期间，避免一切数码管的赋值即可。方法有两个，一个方法是刷新之前关闭所有的段，改变好了位选后，再打开段即可；第二个方法是关闭数码管的位，赋值过程都做好后，再重新打开即可。这个不是很难，答案我都公布一下。 关闭段：在switch(j)这句程序之前，加一句P0=0XFF；这样就把数码管所有的段都关闭了，当把“ADDR”的值全部搞定后，再给P0赋对应的值即可。 关闭位：在switch(j)这句程序之前，加上一句ENLED=1；等到把“ADDR=0; ADDR1=0; ADDR2=0; P0=LedChar[LedNumber[0]];这几条刷新程序全部写完后，再加上一句ENLED=0；然后再进行break操作即可。 这个地方稍微有点逻辑思路在里边，大家一定要理解深刻，深刻理解，彻底弄明白，把这个瞬态弄明白，后边很多牵扯到此类情况的问题，我们都可以一并搞定。 上边的数码管程序还有第二个问题，大家仔细看，我们的数码管上的数字每一秒变化一次，变化的时候，不参加变化的数码管可能出现一次抖动，这个抖动没有什么专业的名字，我们就称之为数码管抖动吧。这种数码管抖动是什么原因造成的呢？为何在数据改变的时候才抖动呢？ 我们来看我们的程序。我们的程序在定时到1秒的时候，执行了“数码管显示值计算”这个过程，一个32位的除法运算，实际上是比较耗费时间的，至于这一段程序占用了多少时间，大家可以通过第四章讲的Debug进入看看这段程序运行一共占据了多少时间。由于达到1秒的时候，程序多运行了这么一段，导致了某个数码管的点亮时间比其他情况下要长一些，时间是1ms+程序消耗时间，于此同时，其它的数码管就熄灭了5ms+程序消耗时间，如果这个程序消耗时间非常短，那么可以忽略不计，但很明显，现在这段程序已经比较长了，严重影响我们的视觉效果了，所以我们要采取另外一种思路去解决这个问题。 6.5 中断的学习6.5.1 中断的产生背景比如此刻我正在厨房用煤气烧一壶水，烧开一壶水刚好需要10分钟。我是一个主体，烧水是一个目的，而且我只能时时刻刻在这里烧水，因为一旦水开了，溢出来浇灭煤气的话，有可能引发一场灾难。而这个时候呢，我听到了电视里传来《天龙八部》的主题歌，马上就要开演了，我真想夺门而出，去看我最喜欢的电视剧。然而，听到这个水壶发出的“咕嘟”的声音，我清楚：除非水开了，否则我是无法享受我喜欢的电视剧的。 这里边主体只有我一个，而我要做的有两件事情，一个是看电视，一个是烧水，而电视和烧水是两个独立的客体，他们是同时进行的。其中烧水需要10分钟，但不需要了解烧水的过程的，只需要得到水烧开的这样一个结果就行了，提下水壶和关闭煤气只需要几秒的时间而已。所以我们采取的办法就是：烧水的时候，定上一个闹钟，定时10分钟，然后我就可以安心看电视了。当10分钟时间到了，闹钟响了，此刻水也烧开了，我就过去把煤气灭掉，然后继续回来看电视就可以了。 这个场景和单片机有什么关系呢？ 在单片机的程序处理过程中也有很多类似的场景，当单片机正在专心致志的做一件事情的时候(如看电视)，总会有一件或者多件紧迫或者不紧迫的事情发生，需要我们去关注，有一些需要我们停下手头的工作去马上完成(比如水开了)，只有处理完，才能回头继续完成刚才的工作(看电视)。如果在这个地方用上了单片机的中断机制，不仅仅我拥有了处理意外情况的能力，而且如果我能够充分发挥这个机制的妙用，就可以“同时”完成多个任务了。 6.5.2 定时器中断应用方法在第五章我们学过定时器，而实际上定时器一般用法都是采取中断方式来做的，我是故意在第五章用查询法，就是使用if(TR0 ==0)这样的语句先讲定时器，目的是明确告诉同学们，定时器和中断不是一回事，定时器是单片机模块的一个资源，确确实实存在的一个模块，而中断，是单片机的一种运行机制。尤其是初学者们，很多人会误以为定时器和中断是一个东西，只有定时器才会触发中断，但实际上很多事件都会触发中断的，除了“烧水”，还有“有人按门铃”，“来电话了”等等。 标准51中与中断相关的寄存器，一共有2个，其中1个是中断使能寄存器，另外1个是中断优先级寄存器，这里先介绍中断使能寄存器。随着一些增强型51单片机的问世，可能会有增加的寄存器，大家这些理解了这里所讲的，其他的通过自己研读数据手册全部可以理解明白并且使用起来。 表6-1 IE--中断使能寄存器(地址：A8H) 可位寻址；复位值：0x00；复位源：任何复位
表6-2 IE--中断使能寄存器的位描述
中断使能寄存器IE控制了6个中断使能，其中第6位暂时不用，第七位是总开关，相当于我们家里或者学生宿舍里的那个电源总闸门。而0到5位这6个相当于每个分开关。那么也就是说，我们只要用到中断，就要写EA = 1这一句，打开中断总开关，然后用到哪个分中断，再打开相对应的位就可以了。 我们现在就把第五章学的定时器的程序进行改写，使用中断实现出来，把数码管的抖动问题也同时一并处理掉。 #include sbit ADDR0 = P1^0; sbit ADDR1 = P1^1; sbit ADDR2 = P1^2; sbit ADDR3 = P1^3; sbit ENLED = P1^4; unsigned char code LedChar[] = { //用数组来表示数码管真值表 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8e, }; unsigned char LedNumber[6] = {0}; //定义全局变量 unsigned char j = 0; unsigned int counter = 0; void main() { unsigned long stopwatch =0; ENLED = 0; ADDR3 = 1; P0 = 0XFF; //74HC138和P0初始化部分 TMOD = 0x01; //设置定时器0为模式1 TH0 = 0xFC; TL0 = 0x67; //定时值初值,定时1ms TR0 = 1; //打开定时器0 EA = 1; //打开中中断 ET0 = 1; //打开定时器0中断 while(1) { if(1000 == counter) //判断定时器0溢出是否达到1000次 { counter = 0; stopwatch++; LedNumber[0] = stopwatch%10; LedNumber[1] = stopwatch/10%10; LedNumber[2] = stopwatch/100%10; LedNumber[3] = stopwatch/1000%10; LedNumber[4] = stopwatch/10000%10; LedNumber[5] = stopwatch/100000%10; } } } void InterruptTimer0() interrupt 1 //中断函数的特殊写法，数字’1’为中断入口号 { TH0 = 0xFC; //溢出后进入中断重新赋值 TL0 = 0x67; counter++; //计数值counter加1 P0 = 0xFF; //消隐 switch(j) { case 0: ADDR0=0; ADDR1=0; ADDR2=0; j++; P0=LedChar[LedNumber[0]]; break; case 1: ADDR0=1; ADDR1=0; ADDR2=0; j++; P0=LedChar[LedNumber[1]]; break; case 2: ADDR0=0; ADDR1=1; ADDR2=0; j++; P0=LedChar[LedNumber[2]]; break; case 3: ADDR0=1; ADDR1=1; ADDR2=0; j++; P0=LedChar[LedNumber[3]]; break; case 4: ADDR0=0; ADDR1=0; ADDR2=1; j++; P0=LedChar[LedNumber[4]]; break; case 5: ADDR0=1; ADDR1=0; ADDR2=1; j=0; P0=LedChar[LedNumber[5]]; break; default: break; } //动态刷新 } 大家可以先把这个程序了解明白，下载到单片机里边实验一下，看看实际效果。是否可以看出来，近乎完美的显示效果经过我们的努力终于做成功了。那下面我们还要来解析一下我们的这个程序。 在我们这个程序中，有两个函数，一个是主函数，一个是中断函数。主函数main()我们就不用说了，重点强调一下中断函数，中断函数的格式是固定的，首先中断函数前边void表示函数返回空，即中断函数不返回任何值，函数名字是InterruptTimer0()，这个函数名字只要符合函数命名规则的前提下我们就可以随便起，我这样起名字是为了方便区分和记忆，而后是interrupt这个关键字不能错，这个是中断特有的关键字，另外后边还有个数字1，这个数字1怎么来的呢？我们先来看一个表格。 表6-3 中断查询序列 描述 中断标志 向量地址 中断使能 默认优先级 外部中断0 IE0 0003H EX0 1(最高) T0中断 TF0 000BH ET0 2 外部中断1 IE1 0013H EX1 3 T1中断 TF1 001BH ET1 4 UART中断 TI/RI 0023H ES 5 T2中断 TF2/EXF2 002BH ET2 6 这个表格同样不需要大家记住，需要的时候过来查就可以了。我们现在看第二行T0中断，它的中断标志是TF0，也就是当TF0变成1的时候，就会触发中断。而在interrupt后边的数字x的计算方法是 x*8+3=向量地址，T0的向量地址是000BH，那么我们可以求得x的值是1。这样这个中断函数名字我们就彻底明白了。 中断函数和普通函数有个不一样的地方，普通函数一般是在程序中调用，而中断函数因为有了中断入口，达到中断条件后，他会自动进入程序执行。比如咱这个程序，平时一直在主程序while(1)的循环中运行，假如程序有100行，当运行到了50行的时候，定时器溢出了，那么CPU就会立刻跑到中断函数中执行中断程序，中断程序运行完毕后再自动返回到刚才的第50行处继续运行下面的程序，这样就保证了动态刷新是固定的1ms时间，不会因为程序运行时间不一致的原因导致数码管的抖动了。 中断优先级的内容，大家先通过我的介绍大概了解一下即可，后边真正实际应用的时候我们再详细理解。 在讲中断产生背景的时候，我们仅仅讲了看电视和烧水的例子，但是实际生活当中还有更复杂的，比如我们正在看电视，这个时候来电话了，我们要进入接电话的“中断”程序当中去，就在接电话的同时，听到了水开的声音，水开的“中断”也发生了，我们要放下手上的电话，先把煤气关掉，然后再回来听电话，最后听完了电话再看电视，这里就产生了一个优先级的问题。 还有一种情况，我们在看电视的时候，这个时候听到水开的声音，水开的“中断”发生了，我们要进入关煤气的“中断”程序当中，而在关煤气的同时，电话声音响了，而这个时候，我们的处理方式是先把煤气关闭，再去接听电话，最后再看电视。 从这两个过程中，我们可以得到一个结论，就是最最紧急的事情，一旦发生后，我们不管当时处在哪个“程序”当中，我们必须先去解决最最紧急的事情，解决完毕后再去解决其他事情。在我们的单片机程序当中有时候也是这样的，有一般紧急的中断，有特别紧急的中断，这取决于具体的系统设计，这就牵扯到一个中断优先级和中断嵌套的概念，在本章节我们先简单介绍一下相关寄存器，不做例程说明。 中断优先级有两种，一种是抢占优先级，一种是固有优先级，先介绍抢占优先级。 表6-4 IP--中断优先级寄存器的位分配(地址：B8H) 可位寻址；复位值：0x00；复位源：任何复位 位 7 6 5 4 3 2 1 0 符号 -- -- PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 表6-5 IP--中断优先级寄存器的位描述(地址：B8H) 位 符号 描述 7 -- 保留 6 -- 保留 5 PT2 定时器2中断优先级控制位 4 PS 串口中断优先级控制位 3 PT1 定时器1中断优先级控制位 2 PX1 外部中断1中断优先级控制位 1 PT0 定时器0中断优先级控制位 0 PX0 外部中断0中断优先级控制位 这个寄存器的每一位，表示对应的中断功能的优先级，每一位的复位值都是0，当我们把某一位设置为1的时候，这一位的优先级就比其他位的优先级高。比如我们设置了PT0位为1后，当程序运行在主循环里边，或者任何其他中断程序内部的时候，一旦定时器0发生中断，作为更高级的优先级，程序马上就会跑到定时器0的中断程序中运行。同理，当程序此刻运行在定时器0中断中时，其他低级的中断发生后，程序还是会继续运行定时器0中断程序，直到把定时器0中的中断程序运行完成后，再会去相应其他中断程序。 我们在专业的术语中，当进入低级中断以后，发生高级中断，我们先进入高级中断运行，处理完了高级中断后，返回处理低级中断，低级中断处理完了再返回主函数，这种叫做中断嵌套。在抢占优先级配置过程中，优先级高的中断是可以抢占优先级低的中断，形成中断嵌套的，当然，优先级低的是不能抢占优先级高的中断的。 第二种是固有优先级，大家可能在看表6-3中断查询序列里就看到了有一个中断优先级列表，在这个列表中，中断优先级是从高到低排列的。但是固有优先级和抢占优先级不同，首先固有优先级不会形成中断嵌套，也就是只要当前程序进入中断执行程序了，其他任何中断来了，都会先执行完了当前的中断再回头响应的。 那这个固有优先级的作用是什么呢？还有一种情况，就是当中断同时发生，或者是我们在开中断前，已经有几个中断标志位置位了，也就是说我们可以理解为同时检测到几个中断产生了，那么我们会先相应表6-3中的优先级高的中断，处理完后再来相应优先级低的中断。 |
|
|
