STM8S制作数字时钟

年初的时候，春节在家闲着无聊的东西，留个纪念。

材料

STM8S103F3P 单片机一块
4位数码管一块
PCB板/面包板以及连接线若干

我使用的是某宝上买个STM8S103F核心板，数码管为共阴数码管。仅在面包板上实验通过，尚未制成PCB板。

电路图

数字时钟电路图

程序

以下代码均在IAR下测试通过，由于我并不会使用C，因此代码可能比较丑陋，见谅。

控制数码管

对于控制数码管显示数字，我大量使用了硬编码，因此代码很难看。头文件如下：（若实际使用中与上面的线路图连接不一致，只需要修改此头文件的相关定义即可。）

/*
 * 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
// 分组定义
#define LED01_GROUP (GPIOA) // 数码管1号针脚 对应分组
#define LED02_GROUP (GPIOA) // 数码管2号针脚 对应分组
#define LED03_GROUP (GPIOD) // 数码管3号针脚 对应分组
#define LED04_GROUP (GPIOB) // 数码管4号针脚 对应分组
#define LED05_GROUP (GPIOB) // 数码管5号针脚 对应分组
#define LED06_GROUP (GPIOA) // 数码管6号针脚 对应分组

#define LED07_GROUP (GPIOD) // 数码管7号针脚 对应分组
#define LED08_GROUP (GPIOC) // 数码管8号针脚 对应分组
#define LED09_GROUP (GPIOC) // 数码管9号针脚 对应分组
#define LED10_GROUP (GPIOC) // 数码管10号针脚 对应分组
#define LED11_GROUP (GPIOC) // 数码管11号针脚 对应分组
#define LED12_GROUP (GPIOC) // 数码管12号针脚 对应分组

// 第一组 针脚定义
#define LED01 GPIO_PIN_2 // 数码管 01 针脚
#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

// 第二组
#define LED07 GPIO_PIN_2 // 数码管 07 针脚 分组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_ */

此处为共阴数码管，若为共阳，则倒置show1/hide1与show2/hide2函数即可。

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

/**
 * 显示具体笔画
 */
void show1(GPIO_TypeDef * port, unsigned char pin) {
    GPIO_WriteLow(port, pin);
}
/**
 * 隐藏具体笔画
 */
void hide1(GPIO_TypeDef * port, unsigned char pin) {
    GPIO_WriteHigh(port, pin);
}
/**
 * 显示数码管对应位数
 */
void show2(GPIO_TypeDef * port, unsigned char pin) {
    GPIO_WriteHigh(port, pin);
}
/**
 * 隐藏数码管对应位数
 */
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 };
    // 关闭所有位
    hide2(LED12_GROUP, LED12);
    hide2(LED09_GROUP, LED09);
    hide2(LED08_GROUP, LED08);
    hide2(LED06_GROUP, LED06);
    // 关闭所有笔画
    showA(0);
    showB(0);
    showC(0);
    showD(0);
    showE(0);
    showF(0);
    showG(0);
        showDP(dp);
    // 显示笔画
    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;
    }
    // 打开对应位数
    // 关闭所有位
    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);
}

计算时间的流逝

由于单片机无法得知真实时间的流逝，因此需要通过单片机的时钟频率计算得出对应的真实世界的时间。STM8S103默认启动使用内部高速时钟，8分频，即16MHz / 8 = 2MHz。那么一个时钟周期就对应真实世界的1 / 2MHz = 0.5 us，这个结果在后面的延时函数中有用到。我在这里使用了定时器，来计算时间的流逝，因为在main方法中，我可能会随时修改循环体的代码，所以我无法准确计算出一次循环的准确时间，此时采用定时器的中断，能够较为准确的获得时间的流逝。由于默认启动为2MHz的时钟频率，因此我设置的定时器采用1000分频，自动重载2000，即1 / (2MHz / 1000) *2000 = (1 / (1 / 500)) us * 2000 = 500us *2000 = 1000000us = 1000ms = 1s，正好1秒触发一次中断。

注：可能是我淘宝上买的便宜货原因，芯片的内部时钟其实误差有点大，这样计算出来的理论时间与实际间隔比较容易有出入。如果需要比较准确的计时，可以考虑使用外部晶振。

主程序

代码注释比较详细，不再重复说明。

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 // 按键按下

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");
}
// 延迟n毫秒
void delay_nms(int ms) {
  for(int i=0;i<ms;i++)
    delay_1ms();
}
// 反转设置位
void toggleSettle(){
  if(settle == MINITES)
    settle = HOURS;
  else
    settle = MINITES;
}
void valueUp(){
  dpFlag = 1; // 设置值 强制显示
  if(settle == HOURS){
    if(++hh > 23) hh = 0;
  }else{
    if(++mm > 59) mm = 0;
  }
}
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
// 初始化定时器，用于计算时间
void initTim(){
  TIM1_TimeBaseInit(999, TIM1_COUNTERMODE_UP, 2000, 0); // 默认启动16MHz，8分频，即2MHz。定时器1秒一次中断
  TIM1_ITConfig(TIM1_IT_UPDATE, ENABLE);
  TIM1_ARRPreloadConfig(ENABLE);
  TIM1_SetCounter(0x0000);
  TIM1_Cmd(ENABLE);
  enableInterrupts();
}
/**
* 计数时间+1秒
*/
void add1Sec(){
  dpFlag ^= 1; // 一秒钟，数码管中时间的分割点跳动一次
  if(++ss>59){
    ss = 0;
    if(++mm>59){
      mm = 0;
      if(++hh>23)
        hh = 0;
    }
  }
}
// 初始化按键状态 -- 置为上拉输出无中断模式
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);
}
// 获得设置按键的状态 - 进入/退出设置模式
BitStatus readButtonSet(){
  return GPIO_ReadInputPin(GPIOD, GPIO_PIN_4);
}
// 获得设值按键的状态 - 调整时钟数字
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 设置键 状态
      if(readButtonSet() == PRESSED){
        if(appMode == NORMAL){ // 从正常模式 切换到设置模式
          if(++press_tick > 1000){
            // 设置模式
            appMode = SETTLE;
            press_tick = 0;
            delay_nms(2000); // 延迟2s 给用户提示，防止按键时间过长，进入设置模式后，再次退出，延时状态下，数码管会停止显示时间
          }  
        }else if(appMode == SETTLE){ // 已经在设置模式，则切换时分秒的修改或退出设置模式
          if(++press_tick > 1000){ // 短按30次 会自动认为是长按
            appMode = NORMAL;
            press_tick = 0;
            delay_nms(2000); // 延迟2s，给用户提示，防止按键时间过长，退出设置模式后，再次进入
          }else{ //若不为长按，则切换设置的高低位
            toggleSettle();
          }
        }
      }else if(readButtonValue() == PRESSED){ // 是否为 调整键 按下
        if(appMode == SETTLE){
          if(--press_tick <= 0){ // 控制跳转速率 防止长按状态下，跳动过快
            valueUp();
            press_tick = 500;
          }
        }
      }else{
        press_tick = 0; // 清除计数，防止多次短按后误认为长按
      }
      a = hh / 10;
      b = hh % 10;
      c = mm / 10;
      d = mm % 10;
      // 判定当前程序模式
      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){
        // 设置模式下，dpFlag 临时充当 当前设置位的标志，用于闪烁显示
        // 当前设置的数位 进行闪烁显示，即 设置小时数时，小时数闪烁，否则为分钟数闪烁
        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

定时器中断

在stm8s_it.c中找到INTERRUPT_HANDLER(TIM1_UPD_OVF_TRG_BRK_IRQHandler, 11)的方法签名，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(); // 增加一秒时间
  TIM1_ClearFlag(TIM1_FLAG_UPDATE); // 清除中断标志位
}

测试

此时按线路图连接，启动程序。应该就已经完成了，在正常模式下，长按『设置键』进入设置模式（按『设值键』无任何效果），在设置模式下，正在被设置位数（小时数或分钟数）会闪烁显示，此时可以按『设值键』对该数字进行加一操作，也可以长按『设值键』进行连续的加一操作。同时可以短按『设置键』切换设置小时数或分钟数。设置完成后，长按『设置键』退出设置模式，返回正常模式。

需要注意的是，我使用的数码管为没有小数点的数码管，在第二位与第三位数之间是竖着的两个点，作为时钟分隔符（分别连接着第三位与第四位的共阴极）。每位数右下角的四个小数点均不亮，如果你使用的数码管为普通数码管，非显示时间的数码管，在main.c的循环中，需要对小数点的显示做部分调整。

这个应用我做了将近半个月，其中有关于时间的计算，对我造成了极大的困扰，一直不理解如何比较准确的计算真实世界的时间流逝。对于软延迟而言，假设MCU时钟频率为X MHz，即一个时钟周期需要(1/X)us，因此可以通过计算指令的时钟周期，获得准确的时间。对于定时器而言，假设MCU时钟频率为X MHz，分频P，自动重载Y，重复计数Z，则一次中断的时间为((1/(X / P))YZ)us，重复计数器好像只有TIM1支持，其他计数器的不支持则重复计数器为1。

源代码

iar的源代码一份，基于STM8S官方例程修改。源码中使用的引脚与之前电路图中绘制的有所不同。STM8S_StdPeriph_Template

最后编辑于：2017.12.04 08:13:48

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沈念sama阅读 33,366评论 4赞 318
日本核电站爆炸内幕
正文年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
茶点故事阅读 38,945评论 3赞 307
男人毒药：我在死后第九天来索命
文/蒙蒙一、第九天我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
开封第一讲书人阅读 29,929评论 0赞 19
一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
文/苍兰香墨我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。一阵脚步声响...
开封第一讲书人阅读 31,165评论 1赞 259
情欲美人皮
我被黑心中介骗来泰国打工，没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。一个月前我还...
沈念sama阅读 43,271评论 2赞 349
代替公主和亲
正文我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
茶点故事阅读 42,403评论 2赞 342