vhdl数码管中的倒计时程序介绍

VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。它在80年代的后期出现。最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言 。

VHDL翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言，主要是应用在数字电路的设计中。它在中国的应用多数是用在FPGA/CPLD/EPLD的设计中。当然在一些实力较为雄厚的单位，它也被用来设计ASIC。

VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分，及端口）和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。

本文为大家带来vhdl数码管中的倒计时程序介绍

实现功能

按下启动暂停按键时，倒计时开始工作，再按一次启动暂停按键时，则暂停倒计时。在任何时候，按下复位按键，倒计时将暂停工作，并且恢复倒计时当前默认值99。

源代码

源代码讲解如下：

#include “REG52.H”

#define const_voice_short 40 //蜂鸣器短叫的持续时间

#define const_voice_long 200 //蜂鸣器长叫的持续时间

#define const_key_time1 20 //按键去抖动延时的时间

#define const_key_time2 20 //按键去抖动延时的时间

#define const_dpy_time_half 200 //数码管闪烁时间的半值

#define const_dpy_time_all 400 //数码管闪烁时间的全值 一定要比const_dpy_time_half 大

/* 注释一：

* 如何知道1秒钟需要多少个定时中断？

* 这个需要编写一段小程序测试，得到测试的结果后再按比例修正。

* 步骤：

* 第一步：在程序代码上先写入1秒钟大概需要200个定时中断。

* 第二步：把程序烧录进单片机后，上电开始测试，手上同步打开手机里的秒表。

* 如果单片机倒计时跑完了99秒，而手机上的秒表才走了45秒。

* 第三步：那么最终得出1秒钟需要的定时中断次数是：const_1s=（200*99）/45=440

*/

#define const_1s 440 //大概一秒钟所需要的定时中断次数

void initial_myself（）;

void initial_peripheral（）;

void delay_short（unsigned int uiDelayShort）;

void delay_long（unsigned int uiDelaylong）;

//驱动数码管的74HC595

void dig_hc595_drive（unsigned char ucDigStatusTemp16_09，unsigned char ucDigStatusTemp08_01）;

void display_drive（）; //显示数码管字模的驱动函数

void display_service（）; //显示的窗口菜单服务程序

//驱动LED的74HC595

void hc595_drive（unsigned char ucLedStatusTemp16_09，unsigned char ucLedStatusTemp08_01）;

void T0_time（）; //定时中断函数

void key_service（）; //按键服务的应用程序

void key_scan（）;//按键扫描函数 放在定时中断里

sbit key_sr1=P0^0; //对应朱兆祺学习板的S1键

sbit key_sr2=P0^1; //对应朱兆祺学习板的S5键

sbit key_gnd_dr=P0^4; //模拟独立按键的地GND，因此必须一直输出低电平

sbit beep_dr=P2^7; //蜂鸣器的驱动IO口

sbit led_dr=P3^5; //作为中途暂停指示灯 亮的时候表示中途暂停

sbit dig_hc595_sh_dr=P2^0; //数码管的74HC595程序

sbit dig_hc595_st_dr=P2^1;

sbit dig_hc595_ds_dr=P2^2;

sbit hc595_sh_dr=P2^3; //LED灯的74HC595程序

sbit hc595_st_dr=P2^4;

sbit hc595_ds_dr=P2^5;

unsigned char ucKeySec=0; //被触发的按键编号

unsigned int uiKeyTimeCnt1=0; //按键去抖动延时计数器

unsigned char ucKeyLock1=0; //按键触发后自锁的变量标志

unsigned int uiKeyTimeCnt2=0; //按键去抖动延时计数器

unsigned char ucKeyLock2=0; //按键触发后自锁的变量标志

unsigned int uiVoiceCnt=0; //蜂鸣器鸣叫的持续时间计数器

unsigned char ucDigShow8; //第8位数码管要显示的内容

unsigned char ucDigShow7; //第7位数码管要显示的内容

unsigned char ucDigShow6; //第6位数码管要显示的内容

unsigned char ucDigShow5; //第5位数码管要显示的内容

unsigned char ucDigShow4; //第4位数码管要显示的内容

unsigned char ucDigShow3; //第3位数码管要显示的内容

unsigned char ucDigShow2; //第2位数码管要显示的内容

unsigned char ucDigShow1; //第1位数码管要显示的内容

unsigned char ucDigDot8; //数码管8的小数点是否显示的标志

unsigned char ucDigDot7; //数码管7的小数点是否显示的标志

unsigned char ucDigDot6; //数码管6的小数点是否显示的标志

unsigned char ucDigDot5; //数码管5的小数点是否显示的标志

unsigned char ucDigDot4; //数码管4的小数点是否显示的标志

unsigned char ucDigDot3; //数码管3的小数点是否显示的标志

unsigned char ucDigDot2; //数码管2的小数点是否显示的标志

unsigned char ucDigDot1; //数码管1的小数点是否显示的标志

unsigned char ucDigShowTemp=0; //临时中间变量

unsigned char ucDisplayDriveStep=1; //动态扫描数码管的步骤变量

unsigned char ucWd=1; //本程序的核心变量，窗口显示变量。类似于一级菜单的变量。代表显示不同的窗口。

unsigned char ucWd1Update=1; //窗口1更新显示标志

unsigned char ucCountDown=99; //倒计时的当前值

unsigned char ucStartFlag=0; //暂停与启动的标志位

unsigned int uiTimeCnt=0; //倒计时的时间计时器

unsigned char ucTemp1=0; //中间过渡变量

unsigned char ucTemp2=0; //中间过渡变量

unsigned char ucTemp3=0; //中间过渡变量

unsigned char ucTemp4=0; //中间过渡变量

unsigned char ucTemp5=0; //中间过渡变量

unsigned char ucTemp6=0; //中间过渡变量

unsigned char ucTemp7=0; //中间过渡变量

unsigned char ucTemp8=0; //中间过渡变量

//根据原理图得出的共阴数码管字模表

code unsigned char dig_table［］=

{

0x3f， //0 序号0

0x06， //1 序号1

0x5b， //2 序号2

0x4f， //3 序号3

0x66， //4 序号4

0x6d， //5 序号5

0x7d， //6 序号6

0x07， //7 序号7

0x7f， //8 序号8

0x6f， //9 序号9

0x00， //无 序号10

0x40， //- 序号11

0x73， //P 序号12

};

void main（）

{

initial_myself（）;

delay_long（100）;

initial_peripheral（）;

while（1）

{

key_service（）; //按键服务的应用程序

display_service（）; //显示的窗口菜单服务程序

}

}

/* 注释二：

*鸿哥首次提出的“一二级菜单显示理论”：

*凡是人机界面显示，不管是数码管还是液晶屏，都可以把显示的内容分成不同的窗口来显示，

*每个显示的窗口中又可以分成不同的局部显示。其中窗口就是一级菜单，用ucWd变量表示。

*局部就是二级菜单，用ucPart来表示。不同的窗口，会有不同的更新显示变量ucWdXUpdate来对应，

*表示整屏全部更新显示。不同的局部，也会有不同的更新显示变量ucWdXPartYUpdate来对应，表示局部更新显示。

*/

void display_service（） //显示的窗口菜单服务程序

{

//由于本程序只有一个窗口，读者在做实际项目的时候，可以省略switch（ucWd）

switch（ucWd） //本程序的核心变量，窗口显示变量。类似于一级菜单的变量。代表显示不同的窗口。

{

case 1： //显示窗口1的数据

if（ucWd1Update==1） //窗口1要全部更新显示

{

ucWd1Update=0; //及时清零标志，避免一直进来扫描

ucTemp8=10; //显示空

ucTemp7=10; //显示空

ucTemp6=10; //显示空

ucTemp5=10; //显示空

ucTemp4=10; //显示空

ucTemp3=10; //显示空

ucTemp2=ucCountDown/10; //倒计时的当前值

ucTemp1=ucCountDown%10;

ucDigShow8=ucTemp8;

ucDigShow7=ucTemp7;

ucDigShow6=ucTemp6;

ucDigShow5=ucTemp5;

ucDigShow4=ucTemp4;

ucDigShow3=ucTemp3;

if（ucCountDown<10）

{

ucDigShow2=10;

}

else

{

ucDigShow2=ucTemp2;

}

ucDigShow1=ucTemp1;

}

break;

}

}

void key_scan（）//按键扫描函数 放在定时中断里

{

if（key_sr1==1）//IO是高电平，说明按键没有被按下，这时要及时清零一些标志位

{

ucKeyLock1=0; //按键自锁标志清零

uiKeyTimeCnt1=0;//按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙，是我实战中摸索出来的。

}

else if（ucKeyLock1==0）//有按键按下，且是第一次被按下

{

uiKeyTimeCnt1++; //累加定时中断次数

if（uiKeyTimeCnt1>const_key_time1）

{

uiKeyTimeCnt1=0;

ucKeyLock1=1; //自锁按键置位，避免一直触发

ucKeySec=1; //触发1号键

}

}

if（key_sr2==1）//IO是高电平，说明按键没有被按下，这时要及时清零一些标志位

{

ucKeyLock2=0; //按键自锁标志清零

uiKeyTimeCnt2=0;//按键去抖动延时计数器清零，此行非常巧妙，是我实战中摸索出来的。

}

else if（ucKeyLock2==0）//有按键按下，且是第一次被按下

{

uiKeyTimeCnt2++; //累加定时中断次数

if（uiKeyTimeCnt2>const_key_time2）

{

uiKeyTimeCnt2=0;

ucKeyLock2=1; //自锁按键置位，避免一直触发

ucKeySec=2; //触发2号键

}

}

}

void key_service（） //按键服务的应用程序

{

switch（ucKeySec） //按键服务状态切换

{

case 1:// 启动和暂停按键 对应朱兆祺学习板的S1键

//由于本程序只有一个窗口，读者在做实际项目的时候，可以省略switch（ucWd）

switch（ucWd） //在不同的窗口下，设置不同的参数

{

case 1：

if（ucStartFlag==0） //如果原来处于暂停的状态，则启动

{

ucStartFlag=1; //启动

}

else //如果原来处于启动的状态，则暂停

{

ucStartFlag=0; //暂停

}

break;

}

uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发，滴一声就停。

ucKeySec=0; //响应按键服务处理程序后，按键编号清零，避免一致触发

break;

case 2:// 复位按键 对应朱兆祺学习板的S5键

//由于本程序只有一个窗口，读者在做实际项目的时候，可以省略switch（ucWd）

switch（ucWd） //在不同的窗口下，设置不同的参数

{

case 1：

ucStartFlag=0; //暂停

ucCountDown=99; //恢复倒计时的默认值99

uiTimeCnt=0; //倒计时的时间计时器清零

ucWd1Update=1; //窗口1更新显示标志 只要ucCountDown变化了，就要更新显示一次

break;

}

uiVoiceCnt=const_voice_short; //按键声音触发，滴一声就停。

ucKeySec=0; //响应按键服务处理程序后，按键编号清零，避免一致触发

break;

}

}

void display_drive（）

{

//以下程序，如果加一些数组和移位的元素，还可以压缩容量。但是鸿哥追求的不是容量，而是清晰的讲解思路

switch（ucDisplayDriveStep）

{

case 1： //显示第1位

ucDigShowTemp=dig_table［ucDigShow1］;

if（ucDigDot1==1）

{

ucDigShowTemp=ucDigShowTemp|0x80; //显示小数点

}

dig_hc595_drive（ucDigShowTemp，0xfe）;

break;

case 2： //显示第2位

ucDigShowTemp=dig_table［ucDigShow2］;

if（ucDigDot2==1）

{

ucDigShowTemp=ucDigShowTemp|0x80; //显示小数点

}

dig_hc595_drive（ucDigShowTemp，0xfd）;

break;

case 3： //显示第3位

ucDigShowTemp=dig_table［ucDigShow3］;

if（ucDigDot3==1）

{

ucDigShowTemp=ucDigShowTemp|0x80; //显示小数点

}

dig_hc595_drive（ucDigShowTemp，0xfb）;

break;

case 4： //显示第4位

ucDigShowTemp=dig_table［ucDigShow4］;

if（ucDigDot4==1）

{

ucDigShowTemp=ucDigShowTemp|0x80; //显示小数点

}

dig_hc595_drive（ucDigShowTemp，0xf7）;

break;

case 5： //显示第5位

ucDigShowTemp=dig_table［ucDigShow5］;

if（ucDigDot5==1）

{

ucDigShowTemp=ucDigShowTemp|0x80; //显示小数点

}

dig_hc595_drive（ucDigShowTemp，0xef）;

break;

case 6： //显示第6位

ucDigShowTemp=dig_table［ucDigShow6］;

if（ucDigDot6==1）

{

ucDigShowTemp=ucDigShowTemp|0x80; //显示小数点

}

dig_hc595_drive（ucDigShowTemp，0xdf）;

break;

case 7： //显示第7位

ucDigShowTemp=dig_table［ucDigShow7］;

if（ucDigDot7==1）

{

ucDigShowTemp=ucDigShowTemp|0x80; //显示小数点

}

dig_hc595_drive（ucDigShowTemp，0xbf）;

break;

case 8： //显示第8位

ucDigShowTemp=dig_table［ucDigShow8］;

if（ucDigDot8==1）

{

ucDigShowTemp=ucDigShowTemp|0x80; //显示小数点

}

dig_hc595_drive（ucDigShowTemp，0x7f）;

break;

}

ucDisplayDriveStep++;

if（ucDisplayDriveStep>8） //扫描完8个数码管后，重新从第一个开始扫描

{

ucDisplayDriveStep=1;

}

}

//数码管的74HC595驱动函数

void dig_hc595_drive（unsigned char ucDigStatusTemp16_09，unsigned char ucDigStatusTemp08_01）

{

unsigned char i;

unsigned char ucTempData;

dig_hc595_sh_dr=0;

dig_hc595_st_dr=0;

ucTempData=ucDigStatusTemp16_09; //先送高8位

for（i=0;i<8;i++）

{

if（ucTempData>=0x80）dig_hc595_ds_dr=1;

else dig_hc595_ds_dr=0;

dig_hc595_sh_dr=0; //SH引脚的上升沿把数据送入寄存器

delay_short（1）;

dig_hc595_sh_dr=1;

delay_short（1）;

ucTempData=ucTempData<<1;

}

ucTempData=ucDigStatusTemp08_01; //再先送低8位

for（i=0;i<8;i++）

{

if（ucTempData>=0x80）dig_hc595_ds_dr=1;

else dig_hc595_ds_dr=0;

dig_hc595_sh_dr=0; //SH引脚的上升沿把数据送入寄存器

delay_short（1）;

dig_hc595_sh_dr=1;

delay_short（1）;

ucTempData=ucTempData<<1;

}

dig_hc595_st_dr=0; //ST引脚把两个寄存器的数据更新输出到74HC595的输出引脚上并且锁存起来

delay_short（1）;

dig_hc595_st_dr=1;

delay_short（1）;

dig_hc595_sh_dr=0; //拉低，抗干扰就增强

dig_hc595_st_dr=0;

dig_hc595_ds_dr=0;

}

//LED灯的74HC595驱动函数

void hc595_drive（unsigned char ucLedStatusTemp16_09，unsigned char ucLedStatusTemp08_01）

{

unsigned char i;

unsigned char ucTempData;

hc595_sh_dr=0;

hc595_st_dr=0;

ucTempData=ucLedStatusTemp16_09; //先送高8位

for（i=0;i<8;i++）

{

if（ucTempData>=0x80）hc595_ds_dr=1;

else hc595_ds_dr=0;

hc595_sh_dr=0; //SH引脚的上升沿把数据送入寄存器

delay_short（1）;

hc595_sh_dr=1;

delay_short（1）;

ucTempData=ucTempData<<1;

}

ucTempData=ucLedStatusTemp08_01; //再先送低8位

for（i=0;i<8;i++）

{

if（ucTempData>=0x80）hc595_ds_dr=1;

else hc595_ds_dr=0;

hc595_sh_dr=0; //SH引脚的上升沿把数据送入寄存器

delay_short（1）;

hc595_sh_dr=1;

delay_short（1）;

ucTempData=ucTempData<<1;

}

hc595_st_dr=0; //ST引脚把两个寄存器的数据更新输出到74HC595的输出引脚上并且锁存起来

delay_short（1）;

hc595_st_dr=1;

delay_short（1）;

hc595_sh_dr=0; //拉低，抗干扰就增强

hc595_st_dr=0;

hc595_ds_dr=0;

}

void T0_time（） interrupt 1

{

TF0=0; //清除中断标志

TR0=0; //关中断

key_scan（）; //按键扫描函数

if（ucStartFlag==1） //启动倒计时的计时器

{

uiTimeCnt++;

if（uiTimeCnt>=const_1s） //1秒钟的时间到

{

if（ucCountDown！=0） //加这个判断，就是避免在0的情况下减1

{

ucCountDown--; //倒计时当前显示值减1

}

if（ucCountDown==0） //倒计时结束

{

ucStartFlag=0; //暂停

uiVoiceCnt=const_voice_long; //蜂鸣器触发提醒，滴一声就停。

}

ucWd1Update=1; //窗口1更新显示标志

uiTimeCnt=0; //计时器清零，准备从新开始计时

}

}

if（uiVoiceCnt！=0）

{

uiVoiceCnt--; //每次进入定时中断都自减1，直到等于零为止。才停止鸣叫

beep_dr=0; //蜂鸣器是PNP三极管控制，低电平就开始鸣叫。

// beep_dr=1; //蜂鸣器是PNP三极管控制，低电平就开始鸣叫。

}

else

{

; //此处多加一个空指令，想维持跟if括号语句的数量对称，都是两条指令。不加也可以。

beep_dr=1; //蜂鸣器是PNP三极管控制，高电平就停止鸣叫。

// beep_dr=0; //蜂鸣器是PNP三极管控制，高电平就停止鸣叫。

}

display_drive（）; //数码管字模的驱动函数

TH0=0xfe; //重装初始值（65535-500）=65035=0xfe0b

TL0=0x0b;

TR0=1; //开中断

}

void delay_short（unsigned int uiDelayShort）

{

unsigned int i;

for（i=0;i {

; //一个分号相当于执行一条空语句

}

}

void delay_long（unsigned int uiDelayLong）

{

unsigned int i;

unsigned int j;

for（i=0;i {

for（j=0;j<500;j++） //内嵌循环的空指令数量

{

; //一个分号相当于执行一条空语句

}

}

}

void initial_myself（） //第一区 初始化单片机

{

/* 注释三：

* 矩阵键盘也可以做独立按键，前提是把某一根公共输出线输出低电平，

* 模拟独立按键的触发地，本程序中，把key_gnd_dr输出低电平。

* 朱兆祺51学习板的S1就是本程序中用到的一个独立按键。

*/

key_gnd_dr=0; //模拟独立按键的地GND，因此必须一直输出低电平

led_dr=0; //关闭独立LED灯

beep_dr=1; //用PNP三极管控制蜂鸣器，输出高电平时不叫。

hc595_drive（0x00，0x00）; //关闭所有经过另外两个74HC595驱动的LED灯

TMOD=0x01; //设置定时器0为工作方式1

TH0=0xfe; //重装初始值（65535-500）=65035=0xfe0b

TL0=0x0b;

}

void initial_peripheral（） //第二区 初始化外围

{

ucDigDot8=0; //小数点全部不显示

ucDigDot7=0;

ucDigDot6=0;

ucDigDot5=0;

ucDigDot4=0;

ucDigDot3=0;

ucDigDot2=0;

ucDigDot1=0;

EA=1; //开总中断

ET0=1; //允许定时中断

TR0=1; //启动定时中断

}