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51单片机 – 自定义时间秒表倒计时代码

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本次代码练习,是学习完《手把手教你学51单片机(C语言版)》第十章的一个综合练习。

#include <reg52.h>

sbit BUZZ = P1^6;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;
sbit keyIn1 = P2^4;
sbit keyIn2 = P2^5;
sbit keyIn3 = P2^6;
sbit keyIn4 = P2^7;
sbit keyOut1 = P2^3;
sbit keyOut2 = P2^2;
sbit keyOut3 = P2^1;
sbit keyOut4 = P2^0;

//数码管显示字符转换表
unsigned char code ledChar[16] = {
    0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
    0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};
//数码管显示缓冲区
unsigned char ledBuff[7] = {
    0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
};
//矩阵按键真值表
unsigned char code keyCodeMap[4][4] = { //矩阵按键编号到标准键盘键码的映射表
    { 0x31, 0x32, 0x33, 0x26 }, //数字键1、数字键2、数字键3、向上键
    { 0x34, 0x35, 0x36, 0x25 }, //数字键4、数字键5、数字键6、向左键
    { 0x37, 0x38, 0x39, 0x28 }, //数字键7、数字键8、数字键9、向下键
    { 0x30, 0x1B, 0x0D, 0x27 }  //数字键0、ESC键、  回车键、 向右键
};
//矩阵按键当前状态
unsigned char keySta[4][4] = {
    {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}
};
//每个按键按下的持续时间,单位ms
unsigned long pdata keyDownTime[4][4] = {
    {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}
};

bit enBuzz = 0;                             //蜂鸣器使能标志
bit stopWatchRunning = 0;                   //秒表运行标志
bit stopWatchRefresh = 1;                   //秒表刷新标志
bit flagLed = 0;                            //Led流水灯标志
unsigned char T0RH = 0;                     //Timer0高字节重载值
unsigned char T0RL = 0;                     //Timer0低字节重载值
unsigned int integerPart = 0;               //秒表整数部分
signed char decimalPart = 0;                //秒表小数部分

void ConfigTimer0(unsigned int ms);         //Timer0配置函数
void KeyDriver();                           //矩阵按键驱动函数
void StopWatchDisplay();                    //秒表显示函数
void LedMovement();                         //LED流水灯函数

void main()
{
    EA = 1;                                 //使能总中断
    ENLED = 0;                              //选择数码管和独立LED灯
    ADDR3 = 1;
    ConfigTimer0(1);                        //配置Timer0,定时1ms

    while (1)
    {
        if (stopWatchRefresh)               //秒表刷新位置1
        {
            stopWatchRefresh = 0;           //秒表刷新位清零
            StopWatchDisplay();             //显示秒表数
        }
        if (stopWatchRunning){              //秒表运行状态
            if (flagLed)                    //Led流水灯标志位置1
            {
                flagLed = 0;                //Led流水灯标志位清零
                LedMovement();              //调用Led流水灯函数
            }
        }
        KeyDriver();                        //调用矩阵按键驱动函数
    }
}
//配置并启动Timer0,ms为Timer0的定时时间
void ConfigTimer0(unsigned int ms)
{
    unsigned long reload;                   //重载值计算临时变量

    reload = 11059200 / 12;                 //定时器的计数频率
    reload = (reload * ms) / 1000;          //计算定时器所需的计数值
    reload = 65536 - reload + 12;           //计算定时器的重载值并补偿中断误差
    T0RH = (unsigned char)(reload >> 8);    //定时器重载值拆分为高低两个字节
    T0RL = (unsigned char)reload;
    TMOD &= 0xF0;                           //清零Timer0控制位
    TMOD |= 0x01;                           //配置Timer0为模式1
    TH0 = T0RH;                             //加载Timer0重载值
    TL0 = T0RL;
    ET0 = 1;                                //使能Timer0中断
    TR0 = 1;                                //启动Timer0
}
//Led流水灯函数
void LedMovement()
{
    static bit dir = 1;                     //方向标志位
    static unsigned char shift = 0x01;      //转换变量

    ledBuff[6] = ~shift;                    //将转换变量取反,赋值给Led灯的缓冲区
    if (dir)                                //方向标志位为1
    {
        shift = shift << 1;                 //转换变量shift左移1位
        if (shift == 0x80)                  //shift为0x80,即1000 0000,移到了最左边
        {
            dir = 0;                        //方向标志位置0
        }
    }
    else
    {
        shift = shift >> 1;                 //转换变量shift右移1位,
        if (shift == 0x01)                  //shift为0x01,即0000 0001,移到了最右边
        {
            dir = 1;                        //方向标志位置1
        }
    }
}
//秒表显示函数
void StopWatchDisplay(){
    signed char i;
    unsigned char buff[6];                  //秒表数值计算缓冲数组

    buff[0] = decimalPart % 10;             //从最右侧数第0个数码管小数部分
    buff[1] = decimalPart / 10 % 10;        //从最右侧数第1个数码管小数部分
    buff[2] = integerPart % 10;             //从最右侧数第2个数码管整数部分
    buff[3] = integerPart / 10 % 10;        //从最右侧数第3个数码管整数部分
    buff[4] = integerPart / 100 % 10;       //从最右侧数第4个数码管整数部分
    buff[5] = integerPart / 1000 % 10;      //从最右侧数第5个数码管整数部分
    
    for (i = 5; i >= 3; i--)                //从最高位起,遇到数值为0的转换为不显示,遇到非0退出循环
    {
        if (buff[i] == 0)
        {
            ledBuff[i] = 0xFF;
        }
        else
        {
            break;
        }
    }
    for ( ; i >= 0; i--)                    //剩余的低位都如实转换为数码管显示字符
    {
        ledBuff[i] = ledChar[buff[i]];
    }
    ledBuff[2] &= 0x7F;                     //点亮数码管的小数点
}
//按键动作函数,根据键值码执行响应的操作,keyCode为按键码
void KeyAction(unsigned char keyCode)
{
    if (stopWatchRunning == 0)                                  //秒表未运行状态
    {
        if ((keyCode >= 0x30) && (keyCode <= 0x39))             //按键码是数字部分
        {
            integerPart = (integerPart * 10) + (keyCode - 0x30);//整数部分整体十进制左移,新数字进入个位
            StopWatchDisplay();                                 //结果显示到数码管
        }
        else if ((keyCode == 0x26) && (integerPart < 9999))     //向上键,并且整数部分小于9999
        {
            integerPart++;                                      //整数部分自加1
            StopWatchDisplay();
        }
        else if ((keyCode == 0x28) && (integerPart > 0))        //向下键,并且整数部分大于0
        {
            integerPart--;                                      //整数部分自减1
            StopWatchDisplay();
        }
        else if (keyCode == 0x0D)                               //回车键
        {
            stopWatchRunning = 1;                               //秒表开始运行
        }
    }
}
void KeyDriver()
{
    unsigned char i, j;
    static unsigned char keyStaBackup[4][4] = {                 //按键值备份,保存上一次的值
        {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}
    };
    static unsigned long pdata timeThr[4][4] = {                //连续输入执行时间的阈值
        {1000, 1000, 1000, 1000}, {1000, 1000, 1000, 1000},
        {1000, 1000, 1000, 1000}, {1000, 1000, 1000, 1000}
    };

    for (i = 0; i < 4; i++)                                     //循环扫描4 * 4矩阵按键
    {
        for (j = 0; j < 4; j++)
        {
            if (keySta[i][j] != keyStaBackup[i][j])             //检测按键动作
            {
                if (keySta[i][j] == 0)                          //按键按下时执行动作
                {
                    KeyAction(keyCodeMap[i][j]);                //调用按键动作函数
                }
                keyStaBackup[i][j] = keySta[i][j];              //刷新前一次的备份值
            }
            if (keyDownTime[i][j] > 0)                          //检测按键动作,也可理解为检测按键持续按下状态
            {
                if (keyDownTime[i][j] >= timeThr[i][j])         //按键时间达到阈值执行一次动作
                {
                    KeyAction(keyCodeMap[i][j]);                //调用按键动作函数
                    timeThr[i][j] += 100;                       //阈值时间增加200ms,以准备下次时间的比较
                }
            }
            else
            {
                timeThr[i][j] = 1000;                           //恢复1000ms的初始阈值时间
            }
        }
    }
}
//秒表计数函数
void StopWatchCount()
{
    if (stopWatchRunning)                   //秒表处于运行状态
    {
        decimalPart--;                      //秒表小数部分自减1
        if (decimalPart <= 0)               //秒表小数部分值小于等于0
        {
            if (integerPart == 0)           //秒表整数部分为0
            {
                stopWatchRunning = 0;       //秒表停止运行
                enBuzz = 1;                 //使能蜂鸣器
                ledBuff[6] = 0x00;          //Led灯全部点亮
            }
            else
            {
                decimalPart = 100;          //秒表小数部分恢复值100
                integerPart--;              //秒表整数部分自减1
            }
        }
        stopWatchRefresh = 1;               //秒表刷新位置1
    }
}
//数码管扫描函数
void LedScan()
{
    static unsigned char i = 0;             //动态扫描索引

    P0 = 0xFF;                              //关闭数码管段,消隐
    P1 = (P1 & 0xF8) | i;                   //清零P1口的低3位,并且位选当前索引
    P0 = ledBuff[i];                        //缓冲区索引位置的数据,送到P0口
    if (i < 6)                              //索引递增循环,遍历整个缓冲区
    {
        i++;
    }
    else
    {
        i = 0;
    }
}
//矩阵按键扫描函数
void KeyScan()
{
    unsigned char i;
    static unsigned char keyOut = 0;                    //矩阵按键扫描输出索引
    static unsigned char keyBuff[4][4] = {              //矩阵按键扫描缓冲区
        {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},
        {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}
    };
    //将一行的4个按键值移入缓冲区
    keyBuff[keyOut][0] = (keyBuff[keyOut][0] << 1) | keyIn1;
    keyBuff[keyOut][1] = (keyBuff[keyOut][1] << 1) | keyIn2;
    keyBuff[keyOut][2] = (keyBuff[keyOut][2] << 1) | keyIn3;
    keyBuff[keyOut][3] = (keyBuff[keyOut][3] << 1) | keyIn4;
    //消抖后更新按键状态
    for (i = 0; i < 4; i++)                             //每行4个按键,所以循环4次
    {
        if ((keyBuff[keyOut][i] & 0xFF) == 0x00)
        //连续4次扫描值位0,即4*4ms(1ms进1次中断,每次keyOut都自加1)都是按下的状态时
        {
            keySta[keyOut][i] = 0;
            keyDownTime[keyOut][i] += 4;                //按下的持续时间累加
        }
        else if ((keyBuff[keyOut][i] & 0xFF) == 0xFF)
        //连续4次扫描值位1,即4*4ms(1ms进1次中断,每次keyOut都自加1)都是弹起的状态时
        {
            keySta[keyOut][i] = 1;
            keyDownTime[keyOut][i] = 0;                 //按下的持续时间清零
        }
    }

    keyOut++;                                           //输出索引递增
    keyOut &= 0x03;                                     //输出索引遇4归零
    switch (keyOut)                                     //根据输出索引,释放当前的输出引脚,拉低下次的输出引脚
    {
        case 0: keyOut4 = 1; keyOut1 = 0; break;
        case 1: keyOut1 = 1; keyOut2 = 0; break;
        case 2: keyOut2 = 1; keyOut3 = 0; break;     
        case 3: keyOut3 = 1; keyOut4 = 0; break;
        default: break;
    }
}
//定时器0中断服务函数,完成数码管和矩阵键盘的扫描与定时
void InterruptTimer0() interrupt 1
{
    static unsigned int tmr10ms = 0;        //10ms定时变量
    static unsigned int tmrLed = 0;         //Led流水灯定时变量

    TH0 = T0RH;                             //重新加载重载值
    TL0 = T0RL;
    LedScan();                              //数码管动态扫描
    KeyScan();                              //矩阵按键扫描

    tmr10ms++;
    tmrLed++;
    if (tmr10ms >= 10)                      //10ms时间到
    {
        tmr10ms = 0;
        StopWatchCount();                   //调用秒表函数
    }
    if (tmrLed >= 50)                       //Led流水灯时间到
    {
        tmrLed = 0;
        flagLed = 1;                        //Led流水灯标志位置1
    }
    if (enBuzz)                             //蜂鸣器标志位使能
    {
        BUZZ = ~BUZZ;                       //蜂鸣器发声处理
    }
    else
    {
        BUZZ = 1;                           //关闭蜂鸣器
    }
}

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