代码收藏家技术教程 2025-01-01

单片机：实现秒表（附带源码）

使用单片机实现秒表（计时器）是一个非常好的项目，它帮助你理解定时器、按键输入以及显示控制的基本应用。我们可以通过定时器来生成精准的时间基准，使用按键来控制秒表的启动、停止和重置，并通过LCD屏幕显示计时结果。

1. 项目概述

我们将实现一个基本的秒表功能，主要有以下几个功能：

启动/停止：按下一个按钮启动秒表，按下再次停止秒表。

重置：按下另一个按钮将秒表重置为0。

显示时间：通过LCD屏幕显示当前时间。

2. 硬件需求

单片机：我们使用8051单片机作为控制器，类似的可以用其他微控制器。
LCD屏幕：显示时间，通常我们使用16×2字符LCD，显示格式为“秒:分:时”。
按键：两个按键，一个用于启动/停止，另一个用于重置秒表。
电源：为单片机和LCD提供必要的电源。

3. 硬件连接

LCD连接：假设我们使用的是1602 LCD，采用4线方式连接到8051单片机。

按键连接：使用两个按键，一个连接到P1.0（启动/停止），一个连接到P1.1（重置）。

4. 秒表的原理

为了实现秒表功能，我们需要用到单片机的定时器。8051单片机具有内置的定时器，可以用来生成时间间隔。我们使用定时器每隔1秒更新一次秒表，按键控制秒表的启动、停止和重置。

启动/停止按钮：按下按钮后，秒表开始计时，再按一次按钮停止计时。

重置按钮：按下按钮时，秒表归零。

5. 程序设计

5.1 定时器配置

8051的定时器通过设置寄存器来控制。为了实现秒表功能，我们可以使用定时器0或者定时器1。我们设定定时器每产生1秒中断一次，触发更新秒表。

5.2 按键输入

我们需要使用按键来控制秒表的启动、停止和重置。按键的输入可以通过轮询方式进行处理。

5.3 LCD显示

使用LCD显示时间，我们显示格式为“秒:分:时”，每次时间更新时刷新LCD屏幕。

6. 程序实现

#include <reg51.h>
#include "lcd.h"  // 假设已提供LCD的相关函数

#define KEY_START_STOP P1_0  // 启动/停止按键
#define KEY_RESET P1_1  // 重置按键

unsigned char seconds = 0;  // 秒
unsigned char minutes = 0;  // 分
unsigned char hours = 0;    // 时
bit is_running = 0;         // 秒表状态（启动或停止）

void delay(unsigned int time) {
    unsigned int i, j;
    for(i = 0; i < time; i++) {
        for(j = 0; j < 1275; j++) {
            // 空循环实现延时
        }
    }
}

// 定时器0中断服务程序
void timer0_ISR() interrupt 1 {
    // 每秒触发一次
    if (is_running) {
        seconds++;
        if (seconds == 60) {
            seconds = 0;
            minutes++;
            if (minutes == 60) {
                minutes = 0;
                hours++;
                if (hours == 24) {
                    hours = 0;
                }
            }
        }
        // 更新时间到LCD
        update_lcd();
    }
    // 清除定时器0中断标志
    TH0 = 0x3C;  // 设置定时器初值
    TL0 = 0xB0;
}

// 更新LCD显示时间
void update_lcd() {
    lcd_clear();
    lcd_set_cursor(0, 0);
    lcd_print("Time: ");
    lcd_print_num(hours);
    lcd_print(":");
    lcd_print_num(minutes);
    lcd_print(":");
    lcd_print_num(seconds);
}

// 初始化定时器
void timer_init() {
    TMOD = 0x01;  // 配置定时器0为模式1（16位计数）
    TH0 = 0x3C;   // 设置定时器初值
    TL0 = 0xB0;   
    IE = 0x82;    // 开启定时器中断
    TR0 = 1;      // 启动定时器0
}

// 初始化按键输入
void key_init() {
    P1 = 0xFF;  // 设置P1口为输入
}

// 检查按键是否按下
bit check_key(unsigned char key) {
    if (key == KEY_START_STOP) {
        return (P1_0 == 0);  // 按键按下返回1
    } else if (key == KEY_RESET) {
        return (P1_1 == 0);   // 按键按下返回1
    }
    return 0;
}

// 启动/停止秒表
void toggle_start_stop() {
    if (is_running) {
        is_running = 0;  // 停止秒表
    } else {
        is_running = 1;  // 启动秒表
    }
}

// 重置秒表
void reset_timer() {
    seconds = 0;
    minutes = 0;
    hours = 0;
    update_lcd();  // 刷新显示
}

void main() {
    lcd_init();  // 初始化LCD
    key_init();  // 初始化按键
    timer_init();  // 初始化定时器

    while(1) {
        if (check_key(KEY_START_STOP)) {
            toggle_start_stop();
            delay(300);  // 防抖动延时
        }

        if (check_key(KEY_RESET)) {
            reset_timer();
            delay(300);  // 防抖动延时
        }
    }
}