51单片机通过级联74HC595实现倒计时秒表Protues仿真设计

一、设计背景

        近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入。本文阐述了51单片机通过级联74HC595实现倒计时秒表设计，倒计时精度达0.05s，解决了传统的由于倒计时精度不够造成的误差和不公平性，是各种体育竞赛的必备设备之一。本设计采用51单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，使用两片74HC595级联实现LED数码管的控制以及利用外部中断来设计倒计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现八位LED显示，倒计时精度为0.05秒，能正确地进行倒计时，复位后倒计时重新回到初始状态。其中软件系统采用C语言编写程序，包括显示程序，定时中断服务，外部中断服务程序，延时程序等，并在KEIL5中调试运行，硬件系统利用Protues强大的功能来实现，简单易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

二、实现功能

        以51单片机为控制核心，设计一种可调倒计时秒表。整个系统包括51单片机芯片、晶振电路、时钟电路、功能按键以及74HC595数码管控制显示电路。该系统利用共阳数码管实时显示时、分、秒倒计时，通过独立按键键盘设计控制倒计时秒表的启停、定时时间的设计。可具体实现以下功能：

(1) 按下设置键后，在数字闪烁的过程中，采用启动外部中断，能对增、减按键产生响应，。

(2) 按下启动键后，启动定时器;按下暂停键后，停止定时器。

(3)·定时器定时50ms，20次定时可产生1秒钟计时。

(4) 倒计时结束后，停止定时器。

(5) 最大定时99时59分59秒。

三、仿真演示

 初始化定时时间0时0分0秒。

按下时间设置按键可以设置倒计时时间，通过连续按下时间设置按键可在时、分、秒设置来回切换，利用闪烁效果提示当前设置单位。

 设置好倒计时时间后，利用启动键和停止键实现倒计时秒表的启停。

四、源程序

#include 
#include 


#define false 0
#define true 1
#define uchar unsigned char	 //0——255
#define uint unsigned int	 		//0——65535
#define ulong unsigned long	//0——4294967295
	

sbit SDA1 = P3^6;    //串行数据输入,对应595的14脚SER
sbit SCL1 = P3^7;     //移位寄存器时钟输入,对应595的11脚SCK
sbit SCL2 = P2^4;     //存储寄存器时钟输入,对应595的12脚RCK

sbit start_key = P3^0;	//启动按钮
sbit pause_key = P3^1;	//停止按钮
sbit set_key = P3^5;	//停止按钮

uchar state;	//状态：0-停止，1-启动，2-暂停
ulong ms = 0;	//存储毫秒值

uchar shi = 0;	// 小时数
uchar fen = 0; //分钟数
uchar miao = 0;	//秒数
uchar set_flag = 0;

uchar smg_c = 0;	//数码管闪烁时间计数
bit smg_f = 0;	//数码管闪烁标志

unsigned char code disp[17]=	{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
						0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x58,0x5e,0x79,0x71,0x40}; /***数码***/

                         //0  1   2   3   4   5   6   7   8   9
unsigned char code wei[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};


void displayTime(void);	 //刷新时间显示
void disPlay(uchar num, uchar loc);	 //数码管、led显示函数
void Exint_Init(void);
void Timer_Init(void);
void delay2ms(void);
void Delay1ms(unsigned int n);

void Delay1ms(unsigned int n)
{
	unsigned char i, j;	
	for (; n>0; n--)
		for(i=0;i<10;i++)
			for(j=0;j<33;j++);	
}

void delay2ms(void)
{
   unsigned char i,j;
   for(i=133;i>0;i--)
   for(j=6;j>0;j--);
}

void c595_in(unsigned char Data)
{
	unsigned char i;
	for(i = 0; i < 8; i++)   //循环8次，刚好移完8位
	{
		SCL1 = 0;        //先将移位寄存器控制引脚置为低    
		_nop_();
		if((Data & 0x80)== 0x80)
			SDA1 =1;
		else
			SDA1 =0;
			Data <<= 1;           //将数据的次高位移到最高位
			SCL1 = 1;         //再置为高，产生移位时钟上升沿，上升沿时数据寄存器的数据移位
			_nop_();
	}
}

void c595_out(void)
{
   	SCL2 = 0;   //先将存储寄存器引脚置为低
    _nop_();
    SCL2 = 1;    //再置为高，产生移位时钟上升沿，上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，更新显示数据。
}

void Timer_Init(void)
{
	TMOD=0x11; //0110 0001	//方式一
	
	TH0= (65536-50000)/256;
	TL0= (65536-50000)%256;		// 50ms
    TH1= (65536-50000)/256;
	TL1= (65536-50000)%256;		// 50ms
	
	TR0=1;		//开启T0
	TR1=1;		//开启T1
	//ET0=1;		//T0中断允许
    //ET1=1;		//T1中断允许
	EA=1;	//总中断开启
}

void T0_INT0(void)  interrupt 1
{ 
	ms++;
	if(ms == 20)  //1s时间到
	{
		ms = 0;
		if(miao > 0){miao--;}
		if(miao == 0)    //秒数计时为0
		{
			if(fen == 0)   //没有分钟数
			{
              if(shi == 0){TR0 = 0;}	 //判断是否还有时数，若没有，倒计时结束，停止计时	
			  else{ shi--;fen = 60;}
			}
			if(fen > 0) //有分钟数
			{
				fen--;
				miao = 59;
			}
		}
	}
}

void T0_INT1(void)  interrupt 3
{ 
	smg_c++;
	if(smg_c == 10)
	{
		smg_c = 0;
		smg_f = ~smg_f;
	}
}

/*********外部中断0、1初始化***********/
void Exint_Init()
{
	IT0 = 1;
	IT1 = 1;    //下降沿触发
	EX0 = 1;
	EX1 = 1;
	PX0 = 1;    // 中断优先级设置
	PX1 = 0;
}

/*********外部中断0服务函数***********/
void Exint0_Service() interrupt 0
{
    if(set_flag == 3) 
    {
		miao++;
		if(miao == 60){miao = 59;}
	}
	if(set_flag == 2) 
    {
	    fen++;if(fen == 60){fen = 59;}       //按键加
	}
	 if(set_flag == 1) 
     {
		shi++;
		if(shi == 100) {shi = 99;}
	 }
}

/*********外部中断1服务函数***********/
void Exint1_Service() interrupt 2
{
   if(set_flag == 3) 
   {
	  if(miao > 0){miao--;}
   }
   if(set_flag == 2) 
   {
	  if(fen > 0){fen--;}         //按键减
   }
	 if(set_flag == 1) 
   {
      if(shi > 0){shi--;}
   }
}

void displayTime(void)	 //刷新时间显示
{
	if(((smg_f == 0) && (set_flag == 1))|| (set_flag == 0) || (set_flag == 2) || (set_flag == 3))
	{
		c595_in(wei[0]);  //先传位码
		c595_in(disp[shi/10]);  //再传段码
		c595_out();
		delay2ms();
		c595_in(wei[1]);  //先传位码
		c595_in(disp[shi%10]);  //再传段码		
		c595_out();
		delay2ms();
	}	
	
	c595_in(wei[2]);  //先传位码
	c595_in(disp[16]);  //再传段码		
	c595_out();
	delay2ms();
	
  if(((smg_f == 0) && (set_flag == 2))|| (set_flag == 0) || (set_flag == 1) || (set_flag == 3))
	{
		c595_in(wei[3]);  //先传位码
		c595_in(disp[fen/10]);  //再传段码
		c595_out();
		delay2ms();
		c595_in(wei[4]);  //先传位码
		c595_in(disp[fen%10]);  //再传段码
		c595_out();
		delay2ms();
	}
	
	c595_in(wei[5]);  //先传位码
	c595_in(disp[16]);  //再传段码		
	c595_out();
	delay2ms();
	
  if(((smg_f == 6) && (set_flag == 3))|| (set_flag == 0) || (set_flag == 1) || (set_flag == 2))
	{
		c595_in(wei[6]);  //先传位码
		c595_in(disp[miao/10]);  //再传段码
		c595_out();
		delay2ms();
		c595_in(wei[7]);  //先传位码
		c595_in(disp[miao%10]);  //再传段码
		c595_out();
		delay2ms();
	}
}

void main(void)
{
  Timer_Init();
	Exint_Init();
	while(1)
	{
		displayTime();	 //刷新时间显示
			
		//检测启动按钮
		if(start_key == 0)	 //按下了启动、停止按钮
		{
			Delay1ms(10);	//延时消抖
			if(start_key == 0)
			{
			    ET0 = 1;		//T0中断允许打开，开始计时
				set_flag = 0;
				TR0 = 1;
			    while(start_key == 0) displayTime();	//防止按键重复检测
			}
		}
		
		//检测停止按钮
		if(pause_key == 0)	//已启动计时，并且暂停按钮按下
		{
			Delay1ms(10);	//延时消抖
			if(pause_key == 0)
			{
				ET0 = 0;	
			    while(pause_key == 0) displayTime();	//防止按键重复检测
			}
		}
		
		if(set_key == 0)	//已启动计时，并且暂停按钮按下
		{
			Delay1ms(10);	//延时消抖
			if(set_key == 0)
			{
				ET1=1;	
				set_flag++;
				if(set_flag == 4)
				{
					set_flag = 1;
				}
			    while(set_key == 0) displayTime();	//防止按键重复检测
			}
		}
	}
}

仿真源文件与keil工程百度网盘链接：https://pan.baidu.com/s/1L-FwKgHhRAUiHs6nwD4cBA 
提取码：fqjd