MF干活——C#数码管与跑马灯之舞（视频）

    通过《C#点灯神话》，我们了解到单片机最基础的输入输出功能，也就是所谓的GPIO。
    这一次，我们来点更多的“灯”——数码管，并且还是四位数码管。
    先上结果，看视频：

    这个视频混合了四位数码管、液晶屏和跑马灯，比上一次的小灯闪烁要效果好点。

数码管原理简述
    现 在的数码管也叫七段数码管，一个完整的数字8就刚好用到七段小灯，加上小数点就是8个小灯。嗯，每一段就是一个小灯，那么操作方式跟点灯神话里面是一样 的，只不过多了很多而已。四位数字，每个数字用8个小灯，那么一共就有32个，加上接地或者高电平，至少得33脚，接线那可是一个非常复杂的工程。
    但是，我们的四位数码管，只有12脚，其中8个负责每一个数字的同一段小灯，剩下四个选择给哪个数字供电。这就涉及一个非常悲催的事情：当你控制点亮个位，准备控制输出十位的时候，个位会熄灭，因为选择脚选择了十位；如果你同时选择个位，那么只会落得个位跟十位一样数字，因为它们不同数字的同一段共用同一个针脚！
    怎么办？？呵呵，有些人就以为数码管设计上有问题，应该有类似液晶屏一样的锁存的东西，每显示一位后就锁定。
    其 实，这些数码管设计没有问题，相反，还非常精妙！上面说了，如果采用传统的GPIO做法，那么四位数码管就得需要33脚，那是非常非常浪费针脚资源的。仿 照计算机串口硬盘的原理，我们也可以采用串口的方式来控制多位数码管。那么，N位数码管，其实只需要N+8个针脚就已经足够了。
    那个“锁存”问题怎么解决呢？其实不用解决，我们完全可以利用人眼的视觉误差，要知道，动画的基本原理也是这样子。在显示个位后，维持一小段时间，然后显示十位，然后百位千位，依次逐位显示，只要整个过程很快，我们人眼就会以为它们是一起亮起来的！

接线
    先看看全局，这里接好了液晶屏、数码管（液晶屏上面那个）、10个小灯。别的东西都是摆设，东西太多太乱不好意思！杜邦线不够的同学可以分开实验。

10个各种颜色的小灯，接在面包板上，准备做跑马灯。下方的线是接地GND。
下右图是板子左针脚原理图，我们依箭头从PG0到PG1选10个，另外接左下角的GND即可。
这里故意犯一个错误，用了那个PB2针脚，其实探索者一号上PB2是接蜂鸣器的，现在共用了，如果驱动能力足够，除了小灯亮以为，大家在视屏里面应该还能听到嘟嘟嘟的背景声。

四 位数码管12脚的接法。这里有个地方不得不说，大家也许发现板子上很多针脚插有绿色跳线帽。其实那是我做的一个标记，标明这个脚已经别别的设备使用，避免 冲突。细心的同学可以发现，探索者一号板子的数码管例程，在没有接上液晶屏的时候是正常工作的，接上液晶屏后，就不动了，液晶屏也不正常了。这就是针脚冲 突，刚好那一片好多脚被液晶屏用了的。
所以，这里另外取12个接数码管，从PC0依箭头的顺序到PC1。
数码管方面，正面面向你，有小数点一边在下方，那么，背后左下角是针脚1，逆时针输下去，一直到左上角的12。按照这个顺序接好数码管和板子排针。


源代码
数码管源码。原理上很简单，开个线程不断的刷要显示的数字，不能停下来。哦，没错，单片机也可以用.Net里面的线程！

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

namespace MFTest
{
    /// <summary>四位数码管</summary>
    class Led4
    {
        /// <summary>每个数字的段数，一个字节只用七位，表示数码管七段顺时针</summary>
        static readonly Byte[] LedDigitals = new Byte[] { 0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x77, 0x7C, 0x39, 0x5E, 0x79, 0x71 };

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

        /// <summary>实际控制板针脚</summary>
        public Cpu.Pin[] LedPins;
        OutputPort[] ports;

        private Int32 _Value;
        /// <summary>要显示的数字</summary>
        public Int32 Value { get { return _Value; } set { _Value = value; } }

        private Boolean _IsHex;
        /// <summary>进制。只支持十进制和十六进制</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就是脚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++)
            {
                // 如果现在要显示的是0，并且不是第一个数字，那么应该关闭显示
                if (n == 0 && i > 0)
                {
                    ShowDigital(i, 0, false);
                }
                else
                {
                    // 这一次应该显示的数字
                    ShowDigital(i, n % 10, true);

                    n = n / 10;
                }
            }
        }

        void ShowNumber16(Int32 n)
        {
            for (int i = 0; i < 4; i++)
            {
                // 如果现在要显示的是0，并且不是第一个数字，那么应该关闭显示
                if (n == 0 && i > 0)
                {
                    ShowDigital(i, 0, false);
                }
                else
                {
                    // 这一次应该显示的数字
                    ShowDigital(i, n & 0xF, true);

                    n = n >> 4;
                }
            }
        }

        void ShowDigital(Int32 index, Int32 n, Boolean show)
        {
            // 找到控制脚
            var pin = ports[PublicPins[index] - 1];
            // 如果不显示，关闭后直接返回
            if (!show)
            {
                pin.Write(false);
                return;
            }

            // 输出数字的七段表示
            var d = LedDigitals[n];
            for (int i = 0; i < 7; i++)
            {
                var p = ports[SevenPins[i] - 1];
                p.Write((d >> i & 0x1) == 0);
            }
            // 关闭小数点
            ports[SevenPins[7] - 1].Write(true);

            // 先输出数字，再打开开关
            pin.Write(true);
            // 然后停留一会，形成一个视觉效果
            Thread.Sleep(5);
            // 最后关闭，为下一个显示做准备
            pin.Write(false);
        }
    }
}

 

控制源码。

 

// 探索者一号
// 跑马灯针脚
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();
// 数码管针脚
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; // 按十六进制显示
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();

 

 

万事俱备！把程序写入探索者一号板子，重启后，数码管在数数，10个小灯从左到右依次亮过去。
使用其它板子的同学，自己选好针脚，稍微修改控制代码即可！针脚不够可分开实验！

 

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