[嵌入式]51单片机实现数码管显示小数

要求

要求1：根据整数部分位数，动态调整小数部分精度，小数部分最大精确到小数点后4位（32位float型能保证的最大精度！），比如：总共5个位，可以显示

要求2：能正确显示0.0和0.0001；

要求3：数要干净利落！不能有前缀和后缀0：比如3.14，不要加前缀000003.14，也不要加后缀 3.1400000；

测试数据集：{0.0001, 0, 0.0,
3.545, 3.124, 3.325, 4.1236,
99.9876, 43.125, 54. 4321,
0.1234, 54321.0}

1 Proteus 面向编程的模型搭建

2 代码实现

2.1. 实现数码管刷新

/** @brief 使用数码管显示float数据
 * @param num: 待显示的float数
 * @param figure: 这个小数的总位数，比如3.14 总共3位；123.42 总共5位
 * @note 
 * 只能保证到小数点后4位的准确，受限于硬件和Keil，不能够使用double(64-bit)存储数据
 * Keil C51 里面double和float都是 32-bit 的
 **/
void LED_7SEG_Display_74HC245_Float(float num, uint8_t figure)
{
    uint8_t de_num[NUM_DISPLAY]; // 占据内存实体空间
    uint8_t i;
    
    uint8_t pos_data = 0x7f; // from low bit
    uint8_t seg_data = seg_code_cc[19]; // blanking
    
    // float 能保证小数点后4位精度
    num += 0.00005;
    
    if(figure > NUM_DISPLAY){ // limiting the figure value
        figure = NUM_DISPLAY;
    }
    
    decomposeFloat(num, de_num, figure);
    
    for(i = 0; i < figure; i++){
        // blanking 消除上次干扰
        P1 = seg_code_cc[19];
        // position selection
        P3 = pos_data;
        pos_data = (pos_data >> 1 | 0x80);
        // segment selection
        seg_data = de_num[figure - i - 1];
        P1 = seg_data;
        
        delay_ms(2);
    }
}

2.2 对小数进行分解的函数

#define NUM_DISPLAY 8 // 定义数码管数量

/** @brief 对float数据进行分解，生成段码数组
 * @param f: 待显示的float数
 * @param decompose: 将浮点数分解后的数码管“段码”数组
 * @param whole_figure: 总共的位数
 * @note 
 * 只能保证到小数点后4位的准确，受限于硬件，不能够使用double(64-bit)存储数据
 * 
 * 分解后的结果，保存到数组decompose中，比如3.1415，对每个数"3.", "1", "4", "1", "5"，生成段码，
 * 从左到右存放到decompose[0..4]里面
 **/
static uint8_t decomposeFloat(float f, uint8_t *decompose, uint8_t whole_figure)
{
    uint8_t i = 0;
    uint32_t int_part = (uint32_t)f;
    
    uint8_t cnt_int_pos = 0; // 用于统计整数部分的位数
    uint8_t cnt_float_pos = 0; // 用于统计小数部分的位数
    
    uint8_t int_part_helper[8]; // 倒序的整数部分分解后的单元
    
    /**** (1)分解整数部分 ****/
    if(int_part == 0){
        // 对 0.xxxx 进行特殊处理
        decompose[i] = seg_code_cc[0]; //decompose[0] 直接存放0的段码
        cnt_int_pos = 1;
        i++;
    }else{
        // >= 1.xxxx 正常处理
        while(int_part){// 得到的是倒序的
            int_part_helper[i] = seg_code_cc[int_part % 10];
            int_part = int_part / 10;
            i++;
        }
        cnt_int_pos = i; // 统计出来整数的位数
        // 倒着赋值给分解数组
        for(i = 0; i < cnt_int_pos; i++){
            decompose[i] = int_part_helper[(cnt_int_pos - 1) - i];
        }
    }
    
    /**** (2)安放小数点 ****/
    decompose[i-1] |= seg_code_cc[17]; // 给整数部分最后1位上面，添加小数点
    
    /**** (3)分解小数部分 ****/
    cnt_float_pos = whole_figure - i; // 统计小数部分的位数
    for(i = 0; i < cnt_float_pos; i++){ // 移位小数部分，得到整数
        f *= 10;
    }
    int_part = (uint32_t)f;
    
    for(i = 0; i < cnt_float_pos; i++){ // 小数部分分解
        decompose[whole_figure - i - 1] = seg_code_cc[int_part % 10];
        int_part /= 10;
    }
    
    return cnt_float_pos; // 返回小数部分的位数
}

3 测试用例

int main(void)
{
    uint16_t i;
    /* Configure the system clock */
    /* Initialize all configured peripherals */
    /* Infinite loop */
    while(1) {
        for(i = 0; i < 40; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(0.0001, 5);
        }
        for(i = 0; i < 400; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(0, 2);
        }
        for(i = 0; i < 200; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(0.0, 2);
        }
        
        for(i = 0; i < 100; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(3.545, 4);
        }
        
        for(i = 0; i < 100; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(3.124, 4);
        }
        
        for(i = 0; i < 100; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(3.325, 4);
        }
        
        for(i = 0; i < 40; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(4.1236, 5);
        }
        
        for(i = 0; i < 60; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(99.9876, 6);
        }
        
        for(i = 0; i < 100; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(43.125, 5);
        }
        
        for(i = 0; i < 50; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(54.4321, 6);
        }
        for(i = 0; i < 60; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(0.1234, 5);
        }
        for(i = 0; i < 60; i++){
            LED_7SEG_Display_74HC245_Float(54321.0, 6);
        }
    };
    
//    return 0;
}

4 仿真结果