基于单片机的电子时钟设计

-PAGE25-阳泉职业技术学院专科学校 -PAGE1- 程序概述DS1302时钟芯片具有通电自动计时的功能。向DS1302中写入一个初值，如写入2011－05－0100：00：00星期日，在通电时，时间就会自动走：过60秒分加1；过60分时加1；过24小时天加1，星期日变成星期一；一周有7天，芯片内的周信息每7天一循环；芯片能够自动判断每月有多少天，5月有31天，31天后，月加1。采用DS1302时钟芯片的单片机时钟，其实质就是读取时钟芯片内的时钟信息并把它显示出来。只要时间初值正确，时钟就能一直精准的走下去。调整时间日期，实质就是向DS1302时钟芯片重新写入初值。电子时钟的主程序框图如图10所示图4.1主程序框图4.2延时函数voiddelay(uintz){ uintx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}由for循环构成的延时函数,z的取值为这个函数的延时ms数，如delay(200);大约延时200ms.delay(500);大约延时500ms。因下文多次用到，固在此先作说明。4.3对DS1302读写操作函数在对DS1302时钟芯片操作前，应对其操作时序有所了解，参看前文DS1302介绍。DS1302采用串行方式与单片机进行通信，一个机器周期只能读写一个字节的一位，因此，在单片机与DS1302芯片间传输一字节（8位）数据，要分8次进行，且先从低位开始传输。4.3.1向DS1302写数据/***************************写数据字节子函数**************************/voidwrite_1302_byte(uchartemp)//用来发送8位数据信息{ uchari; for(i=0;i<8;i++)//循环8次写入数据 { sck=0; sda=temp&0x01;//每次传输低字节 temp>>=1;//右移一位 sck=1;//在SCK上升沿的时候字节写入DS1302 }}/*************************1302写数据子函数**************************/voidwrite_1302(ucharaddd,uchardat){ rst=0; _nop_(); sck=0; _nop_(); rst=1; _nop_(); write_1302_byte(addd);//发送地址 write_1302_byte(dat);//发送数据 rst=0;}4.3.2从DS1302读数据/***************************读DS1302数据函数*************************/ucharread_1302(ucharadd)//输入地址add,返回读取的数据{ uchari,temp=0x00; rst=0; sck=0; rst=1; write_1302_byte(add); for(i=0;i<8;i++)//循环8次读取 { if(sda) temp|=0x80;//每次传输低字节，等价于temp=temp|0x80 sck=0; temp>>=1;//右移一位 sck=1; //sck被置高，在其下一次变为0时，数据被写入 } rst=0;//以下为DS1302复位的稳定时间 sck=0; sck=1; sda=0; sda=1; return(temp);//将temp值返回}4.4显示函数对1602进行操作前要对其进行初使化，初使化完成后它才能正常显示。如果想在1602液晶的某一个位置显示一个内容，要先对其写入一个指令：在什么地方显示。然后再对其写入一个数据：要显示什么内容。对1602的液晶初使化，需要用写入指令的方式完成。4.4.1向1602液晶中写一个指令voidwrite_com(ucharcom){ lcdwr=0; //lcdwr为读写控制端，lcdwr=0,这里可不写 lcdrs=0;//液晶rs接口为0时,写指令，rs为1时写数据 P0=com;//将要写的指令赋给P0口， delay(5);//由1602读写操作时序图，先将指令赋给P0口，延时后将使能 lcden=1;端lcden置高，再延时一段时间，然后将lcden置低，这样指令 delay(5); 就写入到LCD了 lcden=0;}4.4.2向液晶写数据voidwrite_data(uchardate)，与写指令类似，这里lcdrs设为1{ lcdrs=1; P0=date; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0;}4.4.3初使化1602液晶此函数首先对液晶进行初使化，使其处于待命状态，然后将时钟框架显示出来：年月日之间的“－”，时分秒之间的“：”，还有世纪年的高两位。voidinit_1602(){ ucharnum; lcdwr=0; lcden=0; write_com(0x38);//设置LCD为16*2显示、5*7点阵、8位数据接口模式 write_com(0x0c);//开显示、不显示光标 write_com(0x06);//写一个字符后，地址指针加1 write_com(0x01);//显示清0 write_com(0x80);//将指针指向初始位置 for(num=0;num<14;num++)//循环函数，用于将"20--"写入液晶 write_data(table[num]); write_com(0x80+0x40+4);//将指针指向1602液晶的第二行，第四个字段 for(num=0;num<8;num++)//功能与上同，用于将"::"写入 write_data(table1[num]);}4.4.4如何在液晶上显示时间、日期及周DS1302中的时间、日期等信息是以BCD码的形式存放的，要先将从1302中读取的数据转化成10进制，然后显示在液晶上相应的位置。/***************************显示时间、日期子函数***********************/voidwrite_sfm(ucharadd,uchartime)//用于在1602上显示年、月、日、时、分、秒。{Add为显示位置，time为要显示的内容 ucharshi,ge; shi=time/16;//将从DS1302中读取的BCD码数据转化成10进制个位和10 ge=time%16;进制十位 write_com(add+0x80);//定义显示在液晶的什么位置 write_data(0x30+shi);//由1602液晶字库可知，0~9的数据码分别对应0x30~0x39 write_data(0x30+ge); //初使化中设定了写一个字符后，地址指针加1，因此这里}不用重新光标定位/**************************显示周子函数*******************************/voidwrite_zhou(uchartime1)，用于在1602上显示周信息，与显示{时间日期子函数类似 ucharge; ge=time1%16;//一周七天，因此只需个位 write_com(0x80+13); write_data(0x30+ge);}4.5按键函数此电子时钟共有4个按键，S1、S2、S3与调时有关图按键程序如图11，S4为12小时切换键S1功能键：在24小时显示模式下，该键被第一次按下后进入秒调整，液晶显示器上的时间停止走动。模式，再次按下后进入分调整模式，接着是调时模式、调年模式、调月模式、调日模式、调周模式，当第八次按下该键后退出S2调整键：在调整模式下，该键每按一次，相应时间或日期加1 S3确定键：在调整模式下，该键被按下后，退出调整模式，并将调整后的时间、日期写入DS1302 S4显示模式调整键用于对时间的12/24小时模式的切换图4.2按键程序图4.5.112/24小时显示模式切换键时钟默认在24小时模式下运行，定义一个标志位flag1。第一次按下切换键，把瞬时时间转化成12小时制，令flag1=1。并写入DS1302芯片，此后DS1302芯片在12小时模式下运行。第二次按下切换键，即返回24小时显示模式，令flag1=0，把瞬时时间转化成24小时模式并写入DS1302芯片。有关DS1302的时间寄存器存放形式参阅前文。如24小时模式下的22:00，存放的形式为00100010。12小时模式下的22点，也就是10:00PM，存放形式为10110000，在切换的一瞬间，我们只需要把小时数据0xb0写入到DS1302，这样就能让时钟芯片在12小时模式下运行了。需要注意的是，12小时模式下，只用到后5位来表示时间，第6位用来表示AM或PM信息，如果真接用24小时模式下的显示方法是会出错的，这里我们需要对时进行转化。首先提取AM/PM信息，让其显示。然后提取其后5位时间，显示时间。在主函数部分如果检测到flag1=1，就进行转换。12转24小进模式与其类似，不再赘述。if(s1num==0&&s4==0)//设置键没被按下，且12/24小时模式切换键被按下后 { delay(5); if(s4==0) { s2num++; while(!s4); if(s2num==1)//24小时切换成12小时 { intge,shi; flag1=1; hour=read_1302(0x85); ge=hour%16; shi=hour/16; if(shi<=1&&ge<=1)//时小于12 { if(shi==0&&ge==0) hour=0x92; else { hour=hour&0x9f; hour=hour+0x80; } } if(shi==1&&ge==2)//12点 { hour=hour+0x80; hour=hour+0x20; } if(shi>=1&&ge>=3&&ge<=9)//13点~19点 { hour=hour-0x12; hour=hour+0x80; hour=hour+0x20; } if(shi==2&&ge==0)//20点 { hour=0xa8; } if(shi==2&&ge==1) hour=0xa9; if(shi==2&&ge==2) { hour=0xb0; } if(shi==2&&ge==3) hour=0xb1; write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x84,hour); write_1302(0x8e,0x80); } if(s2num==2)//12小时切换成24小时 { intap1,ap2; hour=read_1302(0x85); ap1=hour&0x20;//ap1=0时AM,ap1!=0时PM ap2=hour&0x1f; if(ap1==0&&ap2!=0x12)//AM,且小时不等于12 { hour=hour&0x1f; } if(ap1==0&&ap2==0x12)//AM,小时等于12，即0点 { hour=0x00; } if(ap1!=0&&ap2==0x08)//下午8点，转化成20点 hour=0x20; if(ap1!=0&&ap2==0x09)//下午9点，转化成21点 hour=0x21; if(ap1!=0&&ap2!=0x08&&ap2!=0x09)//PM,且不是8点或9点 { hour=hour-0xa0; hour=hour+0x12; } if(ap1!=0&&ap2==0x12)//12点PM，也就是24小时模式下的12点 hour=hour-0xa0; write_1302(0x8e,0x00);//把转化成24小进模式后的时写入DS1302 write_1302(0x84,hour); write_1302(0x8e,0x80); flag1=0; s2num=0;//按键次数清0 } } }4.5.2功能键函数if(s1==0&&s2num==0)//如果S1被按下当在12小时模式下显示时，按此键无效 { delay(5); if(s1==0)//以上用于键盘消抖，差小误差 { flag=1;//时钟暂停标志位，flag=1时液晶时钟计时暂停 s1num++;//s1num表示按键被按下的次数，按下次数加1 while(!s1);//松手后，继续执行后面指令 if(s1num==1)//如果S1按下一次，秒的个位位置闪烁光标 { write_com(0x80+0x40+11); write_com(0x0f); } if(s1num==2)//如果S1按下两次，先将设置后的秒写到DS1302，再在分的个位位置闪烁光标 { write_1302(0x8e,0x00);//禁止写保护 write_1302(0x80,miao);//写入秒信息 write_1302(0x8e,0x80);//开写保护 write_com(0x80+0x40+8);//指针指到分钟显示的位置 write_com(0x0f);//闪烁光标 } if(s1num==3)//以下同上面类似 { write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x82,fen); write_1302(0x8e,0x80); write_com(0x80+0x40+5); write_com(0x0f); } if(s1num==4) { write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x84,hour); write_1302(0x8e,0x80); write_com(0x80+4); write_com(0x0f); } if(s1num==5) { write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x8c,nian); write_1302(0x8e,0x80); write_com(0x80+7); write_com(0x0f); } if(s1num==6) { write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x88,yue); write_1302(0x8e,0x80); write_com(0x80+10); write_com(0x0f); } if(s1num==7) { write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x86,ri); write_1302(0x8e,0x80); write_com(0x80+13); write_com(0x0f); } if(s1num==8) { write_1302(0x8e,0x00); write_1302(0x8a,zhou); write_1302(0x8e,0x80); flag=0; //时钟暂停标志位flag=0，退出调整模式 write_com(0x0c);//不显示光标 s1num=0;//按键次数清0 } } }4.5.3调整键函数每按一次此键，相应的时间或日期加1，但是时间、日期是以BCD码的形式存放在DS1302时钟芯片的，如果直接对其进行操作，如秒，假如秒的初始时间是00，它在DS1302芯片中存放的值为00000000，它的后4位代表秒的个位，在时钟芯片自动计时时，10秒后它的后四位为10时，它能自动进位，变为00010000。但是在调秒状态下按10次S2键，我们希望秒变成00010000，实际上其值为00001010。因此我们引入X1和X2,分别代表秒的十位和个位，每按一次S2键，x2加1，每当X2为10时，X1加1，X2重新为0.这样便不会出现上面的错误了。 在调节日期的过程中，我们引入了防错机制，平年2月，你不可能调到29日，4月，你不可能调到31日。这一功能是如何实现的呢？首先判断是平年还是闰年，本时钟的年调节区间为2010年－2079年。在这一区间内，凡是能被4整除的年都是闰年，否则为平年。再判断是几月，4、6、9、11这四个月份有30天，平年2月28天，闰年2月29天，其他月份31天。正因为此，调节日期的顺序为年－月－日if(s2==0)//时间、日期调整键 { delay(5); if(s2==0) { while(!s2); if(s1num==1) { intx1,x2; x1=miao%16; x2=miao/16; x1++; if(x1==10) { x1=0; x2++; if(x2>=6) x2=0; } miao=x1+x2*16; write_sfm(10+0x40,miao); write_com(0x80+0x40+11); } if(s1num==2) { intx3,x4; x3=fen%16; x4=fen/16; x3++; if(x3==10) { x3=0; x4++; if(x4>=6) x4=0; } fen=x3+x4*16; write_sfm(7+0x40,fen); write_com(0x80+0x40+8); } if(s1num==3) { intx5,x6; x5=hour%16; x6=hour/16; x5++; if(x6>=2&&x5>=4) { x5=0; x6=0; hour=0; } if(x5==10) { x5=0; x6++; } hour=x5+x6*16; write_sfm(4+0x40,hour); write_com(0x80+0x40+5); } if(s1num==4) { intx7,x8; x7=nian%16; x8=nian/16; x7++; if(x7==10) { x7=0; x8++; if(x8>=8) x8=1; } nian=x7+x8*16; write_sfm(3,nian); write_com(0x80+4); } if(s1num==5) { intx5,x6; x5=yue%16; x6=yue/16; x5++; if(x6>=1&&x5>=3) { x5=1; x6=0; } if(x5==10) { x5=0; x6++; } yue=x5+x6*16; write_sfm(6,yue); write_com(0x80+7); } if(s1num==6)//此条判断每月天数，包括平年闰年 { intx5,x6,ge2,shi2,mon,ge1,shi1,year,leap; x5=ri%16; x6=ri/16; x5++; nian=read_1302(0x8d); //读取年数据 ge1=nian%16; shi1=nian/16; year=ge1+shi1*10; if(year%4==0) //判断是否为闰年 leap=1; elseleap=0; yue=read_1302(0x89);//读取月数据 ge2=yue%16; shi2=yue/16; mon=ge2+shi2*10; if(mon==2&&leap==0)//平年2月，28天 { if(x6>=2&&x5>=9) { x5=1; x6=0; } if(x5==10) { x5=0; x6++; } } if(mon==2&&leap==1) //闰年2月，29天 { if(x5==10) { x5=0; x6++; if(x6>=3) {x5=1;x6=0;} } } if(mon==4||mon==6||mon==9||mon==11) //4、6、9、11月30天 { if(x6>=3&&x5>=1) { x5=1; x6=0; } if(x5==10) { x5=0; x6++; } } else//1、3、5、7、8、10、12月31天 { if(x6>=3&&x5>=2) { x5=1; x6=0; } if(x5==10) { x5=0; x6++; } } ri=x5+x6*16; write_sfm(9,ri); write_com(0x80+10); } if(s1num==7) { zhou++; if(zhou>=8) zhou=1; write_zhou(zhou); write_com(0x80+13); } } } }}4.5.4确定键在调时模式下，按下确写键后，把调好的时间写入DS1302时钟芯片并退出调整模式，时钟显示暂停标志位清0，时钟继续计时。{ if(s3==0)//如果确定键按下 { delay(5); if(s3==0)//延时并重新检测S3是否按下，用于差小误差 {while(!s3);//在松手时将调整后的时间、日期及周信息写入 write_1302(0x8e,0x00);//DS1302,退出调整模式，按键数清0 write_1302(0x80,miao); write_1302(0x84,hour); write_1302(0x82,fen); write_1302(0x8a,zhou); write_1302(0x8c,nian);//年 write_1302(0x88,yue);//月 write_1302(0x86,ri); write_1302(0x8e,0x80) flag=0; write_com(0x0c); s1num=0; } }4.6主函数voidmain(){intap; init_1602(); //inital_1302(); while(1) { keyscan(); if(flag==0) { miao=read_1302(0x81); fen=read_1302(0x83); hour=read_1302(0x85); if(flag1==1)//flag1=1时，在12模式下显示 { ap=hour&0x20; //判断AM、PM位是0还是1 if(ap==0x20) { write_com(0x80+0x40+14); write_data('P'); write_data('M'); } if(ap==0) { write_com(0x80+0x40+14); write_data('A'); write_data('M'); } hour&=0x1f;/提取有效时间，用于显示 } if(flag1==0)//flag1=0,在24小时模式下显示 { write_com(0x80+0x40+14); write_data(0x20);//0x20是1602字库中的空字符，即不显示内 write_data(0x20);//容，用来清空AM或PM的显示位置 } ri=read_1302(0x87); yue=read_1302(0x89); zhou=read_1302(0x8b); nian=read_1302(0x8d); write_sfm(10+0x40,miao); write_sfm(7+0x40,fe