製作單片機4 位數字時鐘

洪嵐峰

製作單片機數字時鐘
需要以下材料：

ATmega8A 單片機 x 1
16MHz 晶振 x 1
74HC595 串聯輸出器 x 2
共陰極 7 段 4 位 LED 數碼管 x 1
電阻：220 歐姆 x 8、1K 歐姆 x 1、10K 歐姆 x 1
電容：22pF x 2
按鈕開關 x 4
電位器 10K 歐姆 x 1
9V 電池或 DC 電源
以下是連結腳位和程式碼：

ATmega8A 單片機引腳連線圖：

            +-----+
      PC0 --| 1  28|-- PC5 (ADC5/SCL)
      PC1 --| 2  27|-- PC4 (ADC4/SDA)
      PC2 --| 3  26|-- PC3 (ADC3)
      VCC --| 4  25|-- GND
      GND --| 5  24|-- XTAL2
     XTAL1--| 6  23|-- XTAL1
(RXD)PD0 --| 7  22|-- (TXD)PD1
(RXC)PD2 --| 8  21|-- (TXC)PD3
      PD4 --| 9  20|-- (ICP)PD5
      PD6 --|10  19|-- (OC1B)PD7
      PB0 --|11  18|-- (OC1A)PB1
      PB2 --|12  17|-- (OC0)PB3
      PB4 --|13  16|-- (SS)PB5
      PB6 --|14  15|-- (MOSI)PB7
            +-----+
74HC595 串聯輸出器連接圖：
將兩個 74HC595 串聯起來，然後將第一個 74HC595 的 Q7' 輸出連接到第二個 74HC595 的 SER 輸入，並將兩個 74HC595 的 OE、SRCLR、RCLK、SRCLK 和 Q7' 輸出分別連接到 ATmega8A 單片機的相應引腳。

共陰極 7 段 4 位 LED 數碼管連接圖：
將 LED 數碼管的共陰極連接到 GND，然後將四個數碼管的七段顯示器分別連接到第一個 74HC595 的 Q0 ~ Q3 輸出和第二個 74HC595 的 Q0 ~ Q3 輸出。

按鈕開關、

按鈕開關、電位器連接腳位：
將四個按鈕開關分別連接到 ATmega8A 單片機的 PD0、PD1、PD2 和 PD3 引腳，然後將電位器的一端連接到 VCC，另一端連接到 GND，中間端點連接到 ATmega8A 單片機的 ADC0 引腳。

連結完後，您可以使用以下程式碼來驅動時鐘顯示：

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

// 設定 74HC595 引腳
#define HC595_PORT  PORTC
#define HC595_DDR   DDRC
#define HC595_DS    PC2
#define HC595_SHCP  PC3
#define HC595_STCP  PC4

// 設定按鈕引腳
#define KEY_PIN     PIND
#define KEY1        PD0
#define KEY2        PD1
#define KEY3        PD2
#define KEY4        PD3

// 設定電位器引腳
#define POT_ADC     0
#define POT_DDR     DDRA
#define POT_PORT    PORTA

// 設定時鐘顯示的數值
unsigned char disp_buf[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f};

// 初始化函數
void init()
{
    // 設定 74HC595 引腳為輸出模式
    HC595_DDR |= (1<<HC595_DS) | (1<<HC595_SHCP) | (1<<HC595_STCP);

    // 設定按鈕引腳為輸入模式，並啟用內部上拉電阻
    DDRD &= ~(1<<KEY1) & ~(1<<KEY2) & ~(1<<KEY3) & ~(1<<KEY4);
    PORTD |= (1<<KEY1) | (1<<KEY2) | (1<<KEY3) | (1<<KEY4);

    // 設定電位器引腳為輸入模式
    POT_DDR &= ~(1<<POT_ADC);
    POT_PORT |= (1<<POT_ADC);

    // 啟用 ADC，並設定為單次轉換模式，預分頻因子為 128
    ADCSRA |= (1<<ADEN) | (1<<ADPS2) | (1<<ADPS1) | (1<<ADPS0);
}

// 讀取 ADC 值的函數
unsigned int read_adc(unsigned char channel)
{
    ADMUX = (ADMUX & 0xf0) | (channel & 0x0f);
    ADCSRA |= (1<<ADSC);
    while (ADCSRA & (1<<ADSC));
    return ADC;
}

// 將數值轉換為數

unsigned char convert(unsigned char num)
{
if (num >= sizeof(disp_buf)/sizeof(unsigned char)) {
num = 0;
}
return disp_buf[num];
}

// 主函數
int main()
{
unsigned char num = 0;
unsigned char key_value = 0;

// 初始化
init();

// 主循環
while (1)
{
    // 讀取按鈕值
    key_value = (KEY_PIN & ((1<<KEY1) | (1<<KEY2) | (1<<KEY3) | (1<<KEY4)));
    if (key_value == 0) {
        // 如果有按鈕按下，則切換顯示的數值
        num++;
    }

    // 讀取電位器值
    unsigned int adc_value = read_adc(POT_ADC);

    // 將 ADC 值轉換為數值
    num = (adc_value/256) % 10;

    // 輸出到 74HC595
    HC595_PORT &= ~(1<<HC595_STCP);
    for (unsigned char i = 0; i < 8; i++) {
        HC595_PORT &= ~(1<<HC595_SHCP);
        if (num & 0x80) {
            HC595_PORT |= (1<<HC595_DS);
        } else {
            HC595_PORT &= ~(1<<HC595_DS);
        }
        num <<= 1;
        HC595_PORT |= (1<<HC595_SHCP);
    }
    HC595_PORT |= (1<<HC595_STCP);

    // 延時
    _delay_ms(5);
}

return 0;
}