C語言電子記分牌設計：雙組 4 位 LED 計數、閃爍倒計時與硬體介面

需求規範

• 兩組 4 位 LED (共 8 位)，各自獨立計數 0~15 (4 位元)。
• 開關 A 控制 A 組，按一下 +1；開關 B 控制 B 組，按一下 +1。
• 任一組達 15 (全亮) → 該組閃爍、另一組熄滅、延遲後雙雙歸零重新計數。
• 硬體：P1 口駅動 8 顆 LED，P3 口接兩顆按鍵 (獨立 IO)。

軟體架構 (裸機輪詢/中斷)

// 狀態機狀態
typedef enum { COUNT_A, COUNT_B, FLASH, RESET } State;

volatile uint8_t cntA = 0, cntB = 0;
volatile uint8_t flash_cnt = 0;
volatile State state = COUNT_A; // 簡化：主迴圈輪詢按鍵

// 按鍵消抖 + 邊緣偵測
bool key_pressed(volatile uint8_t *port, uint8_t pin) {
    static uint8_t last[8] = {1};
    uint8_t cur = (*port >> pin) & 1; // 假設低電平觸發
    if (last[pin] == 1 && cur == 0) { last[pin] = 0; return true; }
    if (cur == 1) last[pin] = 1;
    return false;
}

// LED 顯示 (共陽/共陰視硬體調整)
void display(uint8_t val, uint8_t group) { // group 0:A, 1:B
    // P1 低 4 位給 A 組，高 4 位給 B 組
    if (group == 0) P1 = (P1 & 0xF0) | (val & 0x0F);
    else            P1 = (P1 & 0x0F) | ((val << 4) & 0xF0);
}

void delay_ms(uint16_t ms) { /* 定時器或空迴圈 */ }

int main() {
    // IO 初始化: P1 輸出, P3 輸入上拉
    while (1) {
        if (state == COUNT_A || state == COUNT_B) {
            if (key_pressed(&P3, 0)) { // 開關 A
                if (++cntA > 15) cntA = 15;
                display(cntA, 0);
                if (cntA == 15) state = FLASH;
            }
            if (key_pressed(&P3, 1)) { // 開關 B
                if (++cntB > 15) cntB = 15;
                display(cntB, 1);
                if (cntB == 15) state = FLASH;
            }
        } else if (state == FLASH) {
            // 閃爍 3 秒 (約 30 次 100ms)
            for (int i = 0; i < 30; i++) {
                display(cntA==15 ? 0xF : 0, 0);
                display(cntB==15 ? 0xF : 0, 1);
                delay_ms(50);
                display(0, 0); display(0, 1);
                delay_ms(50);
            }
            cntA = cntB = 0;
            display(0, 0); display(0, 1);
            state = COUNT_A;
        }
    }
}

關鍵硬體細節

• 按鍵消抖：軟體延遲 10~20ms 或狀態機法，避免一次按下觸發多次計數。
• LED 驅動：單片機 IO 輸出電流有限 (通常 20mA)，需加限流電阻或三極管/驅動 IC (ULN2803) 放大。
• 共陽/共陰：共陽輸出低電平點亮，共陰輸出高電平點亮，程式碼取反即可。
• 中斷優化：按鍵接外部中斷腳 (INT0/INT1)，ISR 內設旗標，主迴圈處理邏輯，提高回應速度。

專題報告建議章節

1. 系統總體設計 (方塊圖、資料流圖)。
2. 硬體電路圖 (原理圖 + PCB Layout 截圖)。
3. 軟體流程圖 (主程式、中斷、顯示子程式)。
4. 關鍵演算法說明 (消抖、閃爍時序、狀態機)。
5. 除錯過程與測試數據 (示波器/邏輯分析儀波形)。
6. 總結與心得。