MF干活——C#數碼管與跑馬燈之舞（視頻）

    通過《C#點燈神話》，我們了解到單片機最基礎的輸入輸出功能，也就是所謂的GPIO。
    這一次，我們來點更多的“燈”——數碼管，並且還是四位數碼管。
    先上結果，看視頻：

    這個視頻混合了四位數碼管、液晶屏和跑馬燈，比上一次的小燈閃爍要效果好點。

數碼管原理簡述
    現 在的數碼管也叫七段數碼管，一個完整的數字8就剛好用到七段小燈，加上小數點就是8個小燈。嗯，每一段就是一個小燈，那么操作方式跟點燈神話里面是一樣 的，只不過多了很多而已。四位數字，每個數字用8個小燈，那么一共就有32個，加上接地或者高電平，至少得33腳，接線那可是一個非常復雜的工程。
    但是，我們的四位數碼管，只有12腳，其中8個負責每一個數字的同一段小燈，剩下四個選擇給哪個數字供電。這就涉及一個非常悲催的事情：當你控制點亮個位，准備控制輸出十位的時候，個位會熄滅，因為選擇腳選擇了十位；如果你同時選擇個位，那么只會落得個位跟十位一樣數字，因為它們不同數字的同一段共用同一個針腳！
    怎么辦？？呵呵，有些人就以為數碼管設計上有問題，應該有類似液晶屏一樣的鎖存的東西，每顯示一位后就鎖定。
    其 實，這些數碼管設計沒有問題，相反，還非常精妙！上面說了，如果采用傳統的GPIO做法，那么四位數碼管就得需要33腳，那是非常非常浪費針腳資源的。仿 照計算機串口硬盤的原理，我們也可以采用串口的方式來控制多位數碼管。那么，N位數碼管，其實只需要N+8個針腳就已經足夠了。
    那個“鎖存”問題怎么解決呢？其實不用解決，我們完全可以利用人眼的視覺誤差，要知道，動畫的基本原理也是這樣子。在顯示個位后，維持一小段時間，然后顯示十位，然后百位千位，依次逐位顯示，只要整個過程很快，我們人眼就會以為它們是一起亮起來的！

接線
    先看看全局，這里接好了液晶屏、數碼管（液晶屏上面那個）、10個小燈。別的東西都是擺設，東西太多太亂不好意思！杜邦線不夠的同學可以分開實驗。

10個各種顏色的小燈，接在面包板上，准備做跑馬燈。下方的線是接地GND。
下右圖是板子左針腳原理圖，我們依箭頭從PG0到PG1選10個，另外接左下角的GND即可。
這里故意犯一個錯誤，用了那個PB2針腳，其實探索者一號上PB2是接蜂鳴器的，現在共用了，如果驅動能力足夠，除了小燈亮以為，大家在視屏里面應該還能聽到嘟嘟嘟的背景聲。

四 位數碼管12腳的接法。這里有個地方不得不說，大家也許發現板子上很多針腳插有綠色跳線帽。其實那是我做的一個標記，標明這個腳已經別別的設備使用，避免 沖突。細心的同學可以發現，探索者一號板子的數碼管例程，在沒有接上液晶屏的時候是正常工作的，接上液晶屏后，就不動了，液晶屏也不正常了。這就是針腳沖 突，剛好那一片好多腳被液晶屏用了的。
所以，這里另外取12個接數碼管，從PC0依箭頭的順序到PC1。
數碼管方面，正面面向你，有小數點一邊在下方，那么，背后左下角是針腳1，逆時針輸下去，一直到左上角的12。按照這個順序接好數碼管和板子排針。


源代碼
數碼管源碼。原理上很簡單，開個線程不斷的刷要顯示的數字，不能停下來。哦，沒錯，單片機也可以用.Net里面的線程！

using System;
using System.Threading;
using Microsoft.SPOT.Hardware;

namespace MFTest
{
    /// <summary>四位數碼管</summary>
    class Led4
    {
        /// <summary>每個數字的段數，一個字節只用七位，表示數碼管七段順時針</summary>
        static readonly Byte[] LedDigitals = new Byte[] { 0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x77, 0x7C, 0x39, 0x5E, 0x79, 0x71 };

        /// <summary>數碼管公共腳</summary>
        public Int32[] PublicPins = new Int32[] { 6, 8, 9, 12 };
        /// <summary>數碼管七段腳</summary>
        public Int32[] SevenPins = new Int32[] { 11, 7, 4, 2, 1, 10, 5, 3 };

        /// <summary>實際控制板針腳</summary>
        public Cpu.Pin[] LedPins;
        OutputPort[] ports;

        private Int32 _Value;
        /// <summary>要顯示的數字</summary>
        public Int32 Value { get { return _Value; } set { _Value = value; } }

        private Boolean _IsHex;
        /// <summary>進制。只支持十進制和十六進制</summary>
        public Boolean IsHex { get { return _IsHex; } set { _IsHex = value; } }

        Thread th;
        public void Start()
        {
            if (LedPins == null || LedPins.Length < 1) throw new Exception("No Pins For Led4!");

            ports = new OutputPort[LedPins.Length];
            for (int i = 0; i < LedPins.Length; i++)
            {
                // i==2就是腳3，是DP
                ports[i] = new OutputPort(LedPins[i], i == 2 || Array.IndexOf(PublicPins, i + 1) >= 0);
            }
            for (int i = 0; i < LedPins.Length; i++)
            {
                ports[i].Write(false);
            }

            th = new Thread(dis);
            th.Start();
        }

        public void Stop()
        {
            if (th == null) return;

            th.Abort();
            th = null;
        }

        void dis()
        {
            if (IsHex)
                while (true) ShowNumber16(Value);
            else
                while (true) ShowNumber(Value);
        }

        void ShowNumber(Int32 n)
        {
            for (int i = 0; i < 4; i++)
            {
                // 如果現在要顯示的是0，並且不是第一個數字，那么應該關閉顯示
                if (n == 0 && i > 0)
                {
                    ShowDigital(i, 0, false);
                }
                else
                {
                    // 這一次應該顯示的數字
                    ShowDigital(i, n % 10, true);

                    n = n / 10;
                }
            }
        }

        void ShowNumber16(Int32 n)
        {
            for (int i = 0; i < 4; i++)
            {
                // 如果現在要顯示的是0，並且不是第一個數字，那么應該關閉顯示
                if (n == 0 && i > 0)
                {
                    ShowDigital(i, 0, false);
                }
                else
                {
                    // 這一次應該顯示的數字
                    ShowDigital(i, n & 0xF, true);

                    n = n >> 4;
                }
            }
        }

        void ShowDigital(Int32 index, Int32 n, Boolean show)
        {
            // 找到控制腳
            var pin = ports[PublicPins[index] - 1];
            // 如果不顯示，關閉后直接返回
            if (!show)
            {
                pin.Write(false);
                return;
            }

            // 輸出數字的七段表示
            var d = LedDigitals[n];
            for (int i = 0; i < 7; i++)
            {
                var p = ports[SevenPins[i] - 1];
                p.Write((d >> i & 0x1) == 0);
            }
            // 關閉小數點
            ports[SevenPins[7] - 1].Write(true);

            // 先輸出數字，再打開開關
            pin.Write(true);
            // 然后停留一會，形成一個視覺效果
            Thread.Sleep(5);
            // 最后關閉，為下一個顯示做准備
            pin.Write(false);
        }
    }
}

 

控制源碼。

 

// 探索者一號
// 跑馬燈針腳
var pins = new Cpu.Pin[] {
    Pins.PG1, Pins.PF15, Pins.PF13, Pins.PF11, Pins.PB1,
    Pins.PC5, Pins.PG0, Pins.PF14, Pins.PF12, Pins.PB2 };
var leds = new OutputPort[pins.Length];
for (int i = 0; i < pins.Length; i++)
{
    leds[i] = new OutputPort(pins[i], i % 2 == 0);
}
var led4 = new Led4();
// 數碼管針腳
led4.LedPins = new Cpu.Pin[] {
    Pins.PC0, Pins.PF9, Pins.PF7, Pins.PF5, Pins.PF3, Pins.PF1,
    Pins.PF2, Pins.PF4, Pins.PF6, Pins.PF8, Pins.PF10, Pins.PC1 };
led4.IsHex = true; // 按十六進制顯示
led4.Start();
var k = 0;
for (int i = 0; i < 20000; i++)
{
    for (int j = 0; j < leds.Length; j++)
    {
        leds[j].Write(k == j);
    }
    if (k++ >= leds.Length) k = 0;
    led4.Value = i;

    Thread.Sleep(50);
}
led4.Stop();

 

 

萬事俱備！把程序寫入探索者一號板子，重啟后，數碼管在數數，10個小燈從左到右依次亮過去。
使用其它板子的同學，自己選好針腳，稍微修改控制代碼即可！針腳不夠可分開實驗！

 

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