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。- 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！
- 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。
- 控制字节
/*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1TH1=(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0tone = 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
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