51单片机实战之电子时钟

自制电子时钟–总结

源代码https://gitee.com/kiloGrand/electronic-clock

使用到的模块及其功能：

• DS1302：低功耗实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。
• LCD1602：用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，能够同时显示16x02即32个字符。
• 按键k1,k2,k3,k4：
  k1：切换模式，比如工作模式、计时模式、设置模式。
  k2：设置模式: plus；计时模式: 打开计时，暂停计时
  k3：设置模式: shift；计时模式：归零
  k4：闹钟响时，关闭闹钟
• 蜂鸣器：闹钟铃声，天空之城

主要原理：

    工作模式下，51单片机从DS1302中获取数据，再把数据传递到LCD来显示时间和日期；设置模式下，通过k2和k3来改变数据；计时模式下，通过k2来打开或关闭定时器1，来实现开始/暂停计时，通过k3来计时初始化；闹钟响时，打开定时器1，通过天空之城乐谱来控制蜂鸣器的音调。

DS1302

• 编码是BCD8421编码，用4位二进制数来表示1位十进制数中的0~9这10个数字

---

十进制数	8421码
0	0000
1	0001
2	0010
3	0011
4	0100
5	0101
6	0110
7	0111
8	1000
9	1001

---

/*BCD8421编码，十进制数据转换成BCD码 */
unsigned char encode_BCD(unsigned char dat)		   
{
	unsigned char dat1,dat2;
	dat1 = dat/10;
	dat2 = dat%10;
	dat = dat2 + dat1*16;
	return dat; 
}

/*BCD8421解码，BCD码转换成十进制数据   */
unsigned char decode_BCD(unsigned char dat)
{
	unsigned char dat1,dat2;
	dat1 = dat/16;
	dat2 = dat%16;
	dat = dat2 + dat1*10;
	return dat;
} 

---

• 读写数据到DS1302
  DS1302的数据读写是通过I/O串行进行的。当进行一次读写操作时最少得发送两个字节，第一个字节是控制字节，就是一个命令，告诉DS1302是读还是写操作，是对RAM还是对CLOK寄存器操作，以及操作的地址。第二个字节就是要读或写的数据了。

  1. 控制字节
     
  • 位0就是读写位，当位0为1时，就是告诉DS1302，下面是进行读出操作，而当位0为0时就是写入操作。
  • 位0－位5是要进行操作的DS1302寄存器地址。
    位6就是告诉DS1302，是要对RAM进行操作还是对时间寄存器进行操作，0就是对时间寄存器操作，一般我们都是对时间寄存器进行操作。
  • 位7就是固定的1。
  • 现在就知道为什么控制字80H是写秒寄存器，而81H是读秒寄存器了吧。80H换成二进制就是10000000。而81H的二进制就是10000001，一个是写操作，另一个是读操作嘛！
  2. 读写操作
     
  • 写：
    在进行操作之前先得将CE（也可说是RST）置高电平，然后单片机将控制字的位0放到I/O上，当I/O的数据稳定后，将SCLK置高电平，DS1302检测到SCLK的上升沿后就将I/O上的数据读取，然后单片机将SCLK置为低电平，再将控制字的位1放到I/O上，如此反复，将一个字节控制字的8个位传给DS1302。
    接下来就是传一个字节的数据给DS1302，在SCLK低电平时单片机将数据放到IO上，当SCLK上升沿时，DS1302读取。当传完数据后，单片机将CE置为低电平，操作结束。
  • 读：
    在进行操作之前先得将CE（也可说是RST）置高电平，然后单片机将控制字的位0放到I/O上，当I/O的数据稳定后，将SCLK置高电平，DS1302检测到SCLK的上升沿后就将I/O上的数据读取，然后单片机将SCLK置为低电平，再将控制字的位1放到I/O上，如此反复，将一个字节控制字的8个位传给DS1302。
    接下来就是从DS1302读数据，在SCLK高电平时DS1302放数据到IO上，将SCLK置为低电平后，产生下降沿电压，单片机就可从IO上读取数据。当传完数据后，单片机将CE置为低电平，操作结束。

---

/*写入数据到DS1302*/
void write_DS1302_dat(unsigned char addr,unsigned char dat)
{
	unsigned char i;
	//初始化
	TRST = 0;
	_nop_();	 
	TSCLK = 0;
	_nop_();
	
	TRST = 1; //拉高CE，开始读写数据
	_nop_();
	for(i=0;i<8;i++)		//写入地址
	{
	    
		TIO = addr & 0x01;	//发送地址的最低位 
		addr >>= 1;
		TSCLK = 1;			//产生上升沿电压，写入命令
		_nop_();
		TSCLK = 0;
		_nop_();
	}
	for(i=0;i<8;i++)		//写入数据
	{
		
		TIO = dat & 0x01;	//发送数据的最低位
		dat >>= 1;
		TSCLK = 1;			//产生上升沿电压，写入数据
		_nop_();
		TSCLK = 0;
		_nop_();
	}
	TRST = 0;		 //数据传输结束
	_nop_();
}

/*从DS1302读取数据*/
unsigned char read_DS1302_dat(unsigned char addr)
{
	unsigned char i,dat=0,dat1=0;
	//初始化
	TRST = 0;
	_nop_();	 
	TSCLK = 0;
	_nop_();

	TRST = 1; //拉高CE，开始读写数据
	for(i=0;i<8;i++)		//开始传送八位地址命令
	{	    
		TIO = addr & 0x01;	//发送地址的最低位 
		addr >>= 1;
		TSCLK = 1;			//产生上升沿电压，写入命令
		_nop_();
		TSCLK = 0;			//DS1302下降沿时，放置数据
		_nop_();		
	}
	for(i=0;i<8;i++)		//读取8位数据
	{				
		dat1 = TIO;			//从最低位开始接收
		dat = (dat>>1) | (dat1<<7);

		TSCLK = 1;
		_nop_();
		TSCLK = 0;			//产生下降沿电压，读取数据
		_nop_();					
	}

	TRST = 0;
	_nop_();	//以下为DS1302复位的稳定时间,必须的。
	TSCLK = 1;
	_nop_();
	TIO = 0;
	_nop_();
	TIO = 1;
	_nop_();
	return dat;
}

LCD1602

• LCD操作模式

输入	输出	输出
读状态	RS=0,RW=H,EN为高变低脉冲	D0~D7个状态值
读数据	RS=1,RW=1,EN为高变低脉冲	无
写指令	RS=0,RW=0,D0–D7=数据,EN由高脉冲变为低脉冲	D0–D7状态值
写数据	RS=1, RW=0, D0–D7=数据，EN由高脉冲变为低脉冲	D0–D7状态值

• 详细说明：
  (1) RS和RW都为0时表示对LCD写指令操作，包括写入LCD的显示模式和设定LCD地址的指令。.显示模式包括清屏、地址归为、显示状态、进入点设定、功能设定、游标显示模式操作;关于地址的操作包括设定CGRAM地址、设定DDRAM地址。
  (2) 当RS=0,RW=1时，表示读LCD状态，此时可以读取LCD忙信号，同时可以读取地址计数器的值。忙信号的状态用来确定LCD内部动作是否完成，若在LCD内部出于忙状态时对LCD进行读写操作将会失败。
  (3) 当RS=1时，若RW=0表示写数据操作，若RW=1表示读数据操作

• 地址：
  LCD供两行，第一行可立即显示字符的地址为00H—0FH，第二行可立即显示字符的地址为40H—67H。

---

//判断液晶是否忙，如果忙就等待
void read_busy()
{
	unsigned char busy;
	P0 = 0xff;
	RS = 0;
	RW = 1;
	do
	{
		EN = 1;
		busy = P0;	   			//读状态，RS = 0;RW = 1;EN = 1;
		EN = 0;
	}while(busy & 0x80);	 	//判断状态码最高位，STA7读写使能，1：禁止，0：允许
}

//写1字节指令
void write_cmd(unsigned char cmd)	   //RS=L,RW=L,E=下降沿脉冲
{
	read_busy();
	RS = 0;
	RW = 0;
	P0 = cmd;
	EN = 1;
	EN = 0;	
}

//写1字节数据
void write_dat(unsigned char dat)	   //RS=H,RW=L,E=下降沿脉冲
{
	read_busy();
	RS = 1;
	RW = 0;
	P0 = dat;
	EN = 1;
	EN = 0;
}

蜂鸣器

核心代码：

void delay_us(unsigned int t)		 //us延时 12MHz下
{
	t/=10;
	for(t;t;t--);
}

void play_tone(unsigned int tone)	 //播音调函数，就是方波发生器
{

		Buzzer=!Buzzer;				 
		delay_us(tone);		
}

定时器获取延时时间：

void delay_ms(unsigned int t)		 //毫秒延时12MHz下
{
	unsigned int i=0;
	while(t--)
		for(i=0;i<75;i++);
}

void time_init( void )
{
	TMOD|=0x10;						 //使用定时器1
	TH1=(65536-65000)/256;			 //装初值
	TL1=(65536-65000)%256;
	EA =  1;						 //开中断，打开定时器开关
	ET1 = 1;
	TR1 = 1;
}

void timer1_interrupt(unsigned char *song) 		 		//定时器1 中断
{
	TH1=(65536-50000)/256;			 //装初值
	TL1=(65536-50000)%256;
	music_s++;
	
	if(music_s>=4*t_tone)					 //一个音节播放的时间，这里可以通过调t_tone前的系数可以改变时长
	{
		music_s=0;						 //讲计时器清零
		if((*tone_p)!=0)			 //如果音不是0
			tone = tones[*tone_p+7*(*(tone_p+1))-1];  //赋值音调
		else 
			tone = 0;			     //关了蜂鸣器
		t_tone = *(tone_p+2);		 //取时间啊

		tone_p+=3;					 //移动指针

		if(*tone_p == 8) tone_p = song;	   //结束标志

		delay_ms(30);				 //延时一下，不延时特别难听
	}
}

歌曲谱子数组：

unsigned int tones[]=   			 //C调音调
{
3816,3401,3030,2865,2551,2272,2024,	 //低音
1912,1703,1517,1432,1275,1136,1012,	 //中音
965, 851, 758, 715, 605, 538, 466	 //高音
};

unsigned char code sky[]={			 //谱子，天空之城
//格式： 音调， 音度， 拍数
//例： 4，1，1 //音调fa，中音，时长半拍
//0代表空音
0,0,2,
0,0,2,
0,0,2,
6,1,1,
7,1,1,

1,2,3,
7,1,1,
1,2,2,
3,2,2,
8		//结束标志
};

sbit Buzzer=P1^5;					 //定义buzzer引脚
unsigned char music_s=0, t_tone=0;	     //music_s用作定时器计时， t_tone保存音调时长
unsigned int  tone=0;			     //tone保存音调，
char *tone_p=sky;					 //指针指向要播放的曲目