年初的時候，春節(jié)在家閑著無聊的東西，留個紀念。

材料

• STM8S103F3P 單片機一塊
• 4位數(shù)碼管一塊
• PCB板/面包板以及連接線若干

我使用的是某寶上買個STM8S103F核心板，數(shù)碼管為共陰數(shù)碼管。僅在面包板上實驗通過，尚未制成PCB板。

電路圖

數(shù)字時鐘電路圖

程序

以下代碼均在IAR下測試通過，由于我并不會使用C，因此代碼可能比較丑陋，見諒。

控制數(shù)碼管

對于控制數(shù)碼管顯示數(shù)字，我大量使用了硬編碼，因此代碼很難看。頭文件如下：（若實際使用中與上面的線路圖連接不一致，只需要修改此頭文件的相關定義即可。）

/*
 * tube.h
 *
 *  Created on: 2016年2月3日
 *      Author: forDream
 */

#ifndef PROJECT_STM8S_STDPERIPH_TEMPLATE_DRIVE_TUBE_H_
#define PROJECT_STM8S_STDPERIPH_TEMPLATE_DRIVE_TUBE_H_
#define GPIO_MODE GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST
// 分組定義
#define LED01_GROUP (GPIOA) // 數(shù)碼管1號針腳 對應分組
#define LED02_GROUP (GPIOA) // 數(shù)碼管2號針腳 對應分組
#define LED03_GROUP (GPIOD) // 數(shù)碼管3號針腳 對應分組
#define LED04_GROUP (GPIOB) // 數(shù)碼管4號針腳 對應分組
#define LED05_GROUP (GPIOB) // 數(shù)碼管5號針腳 對應分組
#define LED06_GROUP (GPIOA) // 數(shù)碼管6號針腳 對應分組

#define LED07_GROUP (GPIOD) // 數(shù)碼管7號針腳 對應分組
#define LED08_GROUP (GPIOC) // 數(shù)碼管8號針腳 對應分組
#define LED09_GROUP (GPIOC) // 數(shù)碼管9號針腳 對應分組
#define LED10_GROUP (GPIOC) // 數(shù)碼管10號針腳 對應分組
#define LED11_GROUP (GPIOC) // 數(shù)碼管11號針腳 對應分組
#define LED12_GROUP (GPIOC) // 數(shù)碼管12號針腳 對應分組

// 第一組 針腳定義
#define LED01 GPIO_PIN_2 // 數(shù)碼管 01 針腳
#define LED02 GPIO_PIN_1 //
#define LED03 GPIO_PIN_5
#define LED04 GPIO_PIN_5
#define LED05 GPIO_PIN_4
#define LED06 GPIO_PIN_3

// 第二組
#define LED07 GPIO_PIN_2 // 數(shù)碼管 07 針腳 分組B
#define LED08 GPIO_PIN_7
#define LED09 GPIO_PIN_6
#define LED10 GPIO_PIN_5
#define LED11 GPIO_PIN_4
#define LED12 GPIO_PIN_3

void initTube();
void showNum(int digital, int number,int dp);
void showDP(int isShow);
void reverseDP();
void testTube();
#endif /* PROJECT_STM8S_STDPERIPH_TEMPLATE_DRIVE_TUBE_H_ */

此處為共陰數(shù)碼管，若為共陽，則倒置show1/hide1與show2/hide2函數(shù)即可。

/*
 * tube.c
 *
 *  Created on: 2016年2月3日
 *      Author: forDream
 */
#include "tube.h"
#include "stm8s.h"

/**
 * 顯示具體筆畫
 */
void show1(GPIO_TypeDef * port, unsigned char pin) {
    GPIO_WriteLow(port, pin);
}
/**
 * 隱藏具體筆畫
 */
void hide1(GPIO_TypeDef * port, unsigned char pin) {
    GPIO_WriteHigh(port, pin);
}
/**
 * 顯示數(shù)碼管對應位數(shù)
 */
void show2(GPIO_TypeDef * port, unsigned char pin) {
    GPIO_WriteHigh(port, pin);
}
/**
 * 隱藏數(shù)碼管對應位數(shù)
 */
void hide2(GPIO_TypeDef * port, unsigned char pin) {
    GPIO_WriteLow(port, pin);
}
void showA(int isShow) {
    if (isShow)
        show1(LED11_GROUP, LED11);
    else
        hide1(LED11_GROUP, LED11);
}

void showB(int isShow) {
    if (isShow)
        show1(LED07_GROUP, LED07);
    else
        hide1(LED07_GROUP, LED07);
}
void showC(int isShow) {
    if (isShow)
        show1(LED04_GROUP, LED04);
    else
        hide1(LED04_GROUP, LED04);
}
void showD(int isShow) {
    if (isShow)
        show1(LED02_GROUP, LED02);
    else
        hide1(LED02_GROUP, LED02);
}
void showE(int isShow) {
    if (isShow)
        show1(LED01_GROUP, LED01);
    else
        hide1(LED01_GROUP, LED01);
}
void showF(int isShow) {
    if (isShow)
        show1(LED10_GROUP, LED10);
    else
        hide1(LED10_GROUP, LED10);
}
void showG(int isShow) {
    if (isShow)
        show1(LED05_GROUP, LED05);
    else
        hide1(LED05_GROUP, LED05);
}
void showDP(int isShow) {
    if (isShow)
        show1(LED03_GROUP, LED03);
    else
        hide1(LED03_GROUP, LED03);
}
void reverseDP(){
        GPIO_WriteReverse(LED03_GROUP, LED03);
}

volatile static int tag=0;

void initTube(){
    if (tag == 0) {
        tag = -1;
        /*
        GPIO_DeInit(LED01_GROUP);
        GPIO_DeInit(LED02_GROUP);
        GPIO_DeInit(LED03_GROUP);
        GPIO_DeInit(LED04_GROUP);
        GPIO_DeInit(LED05_GROUP);
        GPIO_DeInit(LED06_GROUP);
        GPIO_DeInit(LED07_GROUP);
        GPIO_DeInit(LED08_GROUP);
        GPIO_DeInit(LED09_GROUP);
        GPIO_DeInit(LED10_GROUP);
        GPIO_DeInit(LED11_GROUP);
        GPIO_DeInit(LED12_GROUP);
        */

        GPIO_Init(LED01_GROUP, LED01, GPIO_MODE);
        GPIO_Init(LED02_GROUP, LED02, GPIO_MODE);
        GPIO_Init(LED03_GROUP, LED03, GPIO_MODE);
        GPIO_Init(LED04_GROUP, LED04, GPIO_MODE);
        GPIO_Init(LED05_GROUP, LED05, GPIO_MODE);
        GPIO_Init(LED06_GROUP, LED06, GPIO_MODE);

        GPIO_Init(LED07_GROUP, LED07, GPIO_MODE);
        GPIO_Init(LED08_GROUP, LED08, GPIO_MODE);
        GPIO_Init(LED09_GROUP, LED09, GPIO_MODE);
        GPIO_Init(LED10_GROUP, LED10, GPIO_MODE);
        GPIO_Init(LED11_GROUP, LED11, GPIO_MODE);
        GPIO_Init(LED12_GROUP, LED12, GPIO_MODE);
    }
}
void showNum(int digital, int number,int dp) {
    unsigned char digitalMap[] = { 0, 12, 9, 8, 6 };
    // 關閉所有位
    hide2(LED12_GROUP, LED12);
    hide2(LED09_GROUP, LED09);
    hide2(LED08_GROUP, LED08);
    hide2(LED06_GROUP, LED06);
    // 關閉所有筆畫
    showA(0);
    showB(0);
    showC(0);
    showD(0);
    showE(0);
    showF(0);
    showG(0);
        showDP(dp);
    // 顯示筆畫
    switch (number) {
        case 0:
        showA(1);
        showB(1);
                showC(1);
        showD(1);
        showE(1);
        showF(1);
        break;
    case 1:
        showB(1);
        showC(1);
        break;
    case 2:
        showA(1);
        showB(1);
        showG(1);
        showE(1);
                showD(1);
        break;
    case 3:
        showA(1);
        showB(1);
        showG(1);
        showC(1);
        showD(1);
        break;
    case 4:
        showF(1);
        showG(1);
        showB(1);
        showC(1);
        break;
    case 5:
        showA(1);
        showF(1);
        showG(1);
        showC(1);
        showD(1);
        break;
    case 6:
        showA(1);
        showF(1);
        showE(1);
        showD(1);
        showC(1);
        showG(1);
        break;
    case 7:
        showA(1);
        showB(1);
        showC(1);
        break;
    case 8:                
        showA(1);
        showB(1);
                showC(1);
        showD(1);
        showE(1);
        showF(1);
        showG(1);
        break;
    case 9:
        showA(1);
        showB(1);
        showC(1);
        showD(1);
        showF(1);
        showG(1);
        break;
    }
    // 打開對應位數(shù)
    // 關閉所有位
    switch (digital) {
    case 1:
        show2(LED12_GROUP, LED12);
        break;
    case 2:
        show2(LED09_GROUP, LED09);
        break;
    case 3:
        show2(LED08_GROUP, LED08);
        break;
    case 4:
        show2(LED06_GROUP, LED06);
        break;
    }
}

void testTube(){
    showA(1);
    showB(1);
    showC(1);
    showD(1);
    showE(1);
    showF(1);
    showG(1);
    showDP(1);
    show2(LED12_GROUP, LED12);
    show2(LED09_GROUP, LED09);
    show2(LED08_GROUP, LED08);
    show2(LED06_GROUP, LED06);
}

計算時間的流逝

由于單片機無法得知真實時間的流逝，因此需要通過單片機的時鐘頻率計算得出對應的真實世界的時間。STM8S103默認啟動使用內(nèi)部高速時鐘，8分頻，即16MHz / 8 = 2MHz。那么一個時鐘周期就對應真實世界的1 / 2MHz = 0.5 us，這個結果在后面的延時函數(shù)中有用到。我在這里使用了定時器，來計算時間的流逝，因為在main方法中，我可能會隨時修改循環(huán)體的代碼，所以我無法準確計算出一次循環(huán)的準確時間，此時采用定時器的中斷，能夠較為準確的獲得時間的流逝。由于默認啟動為2MHz的時鐘頻率，因此我設置的定時器采用1000分頻，自動重載2000，即1 / (2MHz / 1000) *2000 = (1 / (1 / 500)) us * 2000 = 500us *2000 = 1000000us = 1000ms = 1s，正好1秒觸發(fā)一次中斷。

注：可能是我淘寶上買的便宜貨原因，芯片的內(nèi)部時鐘其實誤差有點大，這樣計算出來的理論時間與實際間隔比較容易有出入。如果需要比較準確的計時，可以考慮使用外部晶振。

主程序

代碼注釋比較詳細，不再重復說明。

main.h

#ifndef PROJECT_STM8S_STDPERIPH_TEMPLATE_MAIN_H_
#define PROJECT_STM8S_STDPERIPH_TEMPLATE_MAIN_H_
typedef enum {NORMAL, SETTLE} AppMode;
typedef enum {HOURS,MINITES} PartOfSettle;
void add1Sec();
void toggleDP();
void delay_nms(int ms);
void changeMode(AppMode mode);
AppMode currentMode();
void toggleSettle();
#endif /* PROJECT_STM8S_STDPERIPH_TEMPLATE_MAIN_H_ */

main.c

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm8s.h"
#include "stm8s_it.h"
#include "tube.h"
#include "main.h"
/* Private defines -----------------------------------------------------------*/
#define PRESSED RESET // 按鍵按下

volatile AppMode appMode = NORMAL;
volatile PartOfSettle settle = MINITES;
volatile int hh,mm,ss;
volatile int dpFlag=1;

void delay_1ms(){
  for(int i=0;i<400;i++) asm("nop");
}
// 延遲n毫秒
void delay_nms(int ms) {
  for(int i=0;i<ms;i++)
    delay_1ms();
}
// 反轉設置位
void toggleSettle(){
  if(settle == MINITES)
    settle = HOURS;
  else
    settle = MINITES;
}
void valueUp(){
  dpFlag = 1; // 設置值 強制顯示
  if(settle == HOURS){
    if(++hh > 23) hh = 0;
  }else{
    if(++mm > 59) mm = 0;
  }
}
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
// 初始化定時器，用于計算時間
void initTim(){
  TIM1_TimeBaseInit(999, TIM1_COUNTERMODE_UP, 2000, 0); // 默認啟動16MHz，8分頻，即2MHz。定時器1秒一次中斷
  TIM1_ITConfig(TIM1_IT_UPDATE, ENABLE);
  TIM1_ARRPreloadConfig(ENABLE);
  TIM1_SetCounter(0x0000);
  TIM1_Cmd(ENABLE);
  enableInterrupts();
}
/**
* 計數(shù)時間+1秒
*/
void add1Sec(){
  dpFlag ^= 1; // 一秒鐘，數(shù)碼管中時間的分割點跳動一次
  if(++ss>59){
    ss = 0;
    if(++mm>59){
      mm = 0;
      if(++hh>23)
        hh = 0;
    }
  }
}
// 初始化按鍵狀態(tài) -- 置為上拉輸出無中斷模式
void initButton(){
  GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_6, GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT);
  GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_4, GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT);
}
// 獲得設置按鍵的狀態(tài) - 進入/退出設置模式
BitStatus readButtonSet(){
  return GPIO_ReadInputPin(GPIOD, GPIO_PIN_4);
}
// 獲得設值按鍵的狀態(tài) - 調(diào)整時鐘數(shù)字
BitStatus readButtonValue(){
  return GPIO_ReadInputPin(GPIOD, GPIO_PIN_6);
}
void main(void)
{
    initButton();
    hh=00;
    mm=00;
    ss=00;
    initTube();
    initTim();
    int a,b,c,d;
    int press_tick = 0;
    while(1){
      // 判定 設置鍵 狀態(tài)
      if(readButtonSet() == PRESSED){
        if(appMode == NORMAL){ // 從正常模式 切換到設置模式
          if(++press_tick > 1000){
            // 設置模式
            appMode = SETTLE;
            press_tick = 0;
            delay_nms(2000); // 延遲2s 給用戶提示，防止按鍵時間過長，進入設置模式后，再次退出，延時狀態(tài)下，數(shù)碼管會停止顯示時間
          }  
        }else if(appMode == SETTLE){ // 已經(jīng)在設置模式，則切換時分秒的修改或退出設置模式
          if(++press_tick > 1000){ // 短按30次 會自動認為是長按
            appMode = NORMAL;
            press_tick = 0;
            delay_nms(2000); // 延遲2s，給用戶提示，防止按鍵時間過長，退出設置模式后，再次進入
          }else{ //若不為長按，則切換設置的高低位
            toggleSettle();
          }
        }
      }else if(readButtonValue() == PRESSED){ // 是否為 調(diào)整鍵 按下
        if(appMode == SETTLE){
          if(--press_tick <= 0){ // 控制跳轉速率 防止長按狀態(tài)下，跳動過快
            valueUp();
            press_tick = 500;
          }
        }
      }else{
        press_tick = 0; // 清除計數(shù)，防止多次短按后誤認為長按
      }
      a = hh / 10;
      b = hh % 10;
      c = mm / 10;
      d = mm % 10;
      // 判定當前程序模式
      if(appMode == NORMAL){        
        showNum(1,a,dpFlag);
        //delay_nms(7);
        showNum(2,b,dpFlag);
        //delay_nms(7);
        showNum(3,c,dpFlag); 
        //delay_nms(7);
        showNum(4,d,dpFlag);
        //delay_nms(7);
      }else if(appMode == SETTLE){
        // 設置模式下，dpFlag 臨時充當 當前設置位的標志，用于閃爍顯示
        // 當前設置的數(shù)位 進行閃爍顯示，即 設置小時數(shù)時，小時數(shù)閃爍，否則為分鐘數(shù)閃爍
        if(settle == HOURS){
          if(dpFlag){
            showNum(1,a,1);
            showNum(2,b,1);
          }
          showNum(3,c,1);
          showNum(4,d,1);
        }else if(settle == MINITES){
          showNum(1,a,1);
          showNum(2,b,1);
          if(dpFlag){
            showNum(3,c,1);
            showNum(4,d,1);
          }
        }
      }
    }
}

#ifdef USE_FULL_ASSERT

/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *   where the assert_param error has occurred.
  * @param file: pointer to the source file name
  * @param line: assert_param error line source number
  * @retval : None
  */
void assert_failed(u8* file, u32 line)
{ 
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */

  /* Infinite loop */
  while (1)
  {
  }
}
#endif

定時器中斷

在stm8s_it.c中找到INTERRUPT_HANDLER(TIM1_UPD_OVF_TRG_BRK_IRQHandler, 11)的方法簽名，修改如下：

INTERRUPT_HANDLER(TIM1_UPD_OVF_TRG_BRK_IRQHandler, 11)
{
  /* In order to detect unexpected events during development,
     it is recommended to set a breakpoint on the following instruction.
  */
  add1Sec(); // 增加一秒時間
  TIM1_ClearFlag(TIM1_FLAG_UPDATE); // 清除中斷標志位
}

測試

此時按線路圖連接，啟動程序。應該就已經(jīng)完成了，在正常模式下，長按『設置鍵』進入設置模式（按『設值鍵』無任何效果），在設置模式下，正在被設置位數(shù)（小時數(shù)或分鐘數(shù)）會閃爍顯示，此時可以按『設值鍵』對該數(shù)字進行加一操作，也可以長按『設值鍵』進行連續(xù)的加一操作。同時可以短按『設置鍵』切換設置小時數(shù)或分鐘數(shù)。設置完成后，長按『設置鍵』退出設置模式，返回正常模式。

需要注意的是，我使用的數(shù)碼管為沒有小數(shù)點的數(shù)碼管，在第二位與第三位數(shù)之間是豎著的兩個點，作為時鐘分隔符（分別連接著第三位與第四位的共陰極）。每位數(shù)右下角的四個小數(shù)點均不亮，如果你使用的數(shù)碼管為普通數(shù)碼管，非顯示時間的數(shù)碼管，在main.c的循環(huán)中，需要對小數(shù)點的顯示做部分調(diào)整。

這個應用我做了將近半個月，其中有關于時間的計算，對我造成了極大的困擾，一直不理解如何比較準確的計算真實世界的時間流逝。對于軟延遲而言，假設MCU時鐘頻率為X MHz，即一個時鐘周期需要(1/X)us，因此可以通過計算指令的時鐘周期，獲得準確的時間。對于定時器而言，假設MCU時鐘頻率為X MHz，分頻P，自動重載Y，重復計數(shù)Z，則一次中斷的時間為((1/(X / P))YZ)us，重復計數(shù)器好像只有TIM1支持，其他計數(shù)器的不支持則重復計數(shù)器為1。

源代碼

iar的源代碼一份，基于STM8S官方例程修改。源碼中使用的引腳與之前電路圖中繪制的有所不同。STM8S_StdPeriph_Template