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使用51单片机和DS1302实现LCD电子时钟

设计要求：设计一个LCD显示的电子时钟，系统是以51单片机为控制核心，通过DS1302，使用LCD显示器显示时间，“年-月-日-时-分-秒-星期”，使用4个功能键K1-K4，其中K1为切换显示、设置模式，K2选择位置，K3为增加数值，K4为减小数值。

目录

DS1302

LCD1602

 液晶判忙

液晶初始化，写入指令，数据

液晶显示行，列的位置

液晶数据转换成字符串，以及显示

按键设置

定时器Time0

主函数

DS1302

 按照时序图，进行DS1302的初始化，写入字节，读取字节

void DS1302_Init(void)  //初始化
{
	DS1302_CE=0;
	DS1302_SCLK=0;
}

/**
  * @brief  DS1302写一个字节
  * @param  Command 命令字/地址
  * @param  Data 要写入的数据
  * @retval 无
  */
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,Data)
{
	unsigned char i;
	DS1302_CE=1;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_IO=Command&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_IO=Data&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	DS1302_CE=0;
}

/**
  * @brief  DS1302读一个字节
  * @param  Command 命令字/地址
  * @retval 读出的数据
  */
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command)
{
	unsigned char i,Data=0x00;
	Command|=0x01;	//将指令转换为读指令
	DS1302_CE=1;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_IO=Command&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=0;
		DS1302_SCLK=1;
	}
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
		if(DS1302_IO){Data|=(0x01<<i);}
	}
	DS1302_CE=0;
	DS1302_IO=0;	//读取后将IO设置为0，否则读出的数据会出错
	return Data;
}

接着利用写字节和读字节进行DS1302的设置时间和读取时间

因为DS1302中使用的是BCD码，所以先把数据十进制转换成BCD码存入DS1302，再从里面读取数据时，把BCD码转换成十进制。通过数组DS1302_Time[]来储存数字。

 

//寄存器写入地址/指令定义
#define DS1302_SECOND		0x80
#define DS1302_MINUTE		0x82
#define DS1302_HOUR			0x84
#define DS1302_DATE			0x86
#define DS1302_MONTH		0x88
#define DS1302_DAY			0x8A
#define DS1302_YEAR			0x8C
#define DS1302_WP			0x8E

//时间数组，索引0~6分别为年、月、日、时、分、秒、星期，设置为有符号的便于<0的判断
char DS1302_Time[]={19,11,16,12,59,55,6};

/**
  * @brief  DS1302设置时间，调用之后，DS1302_Time数组的数字会被设置到DS1302中
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void DS1302_SetTime(void)
{
	DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x00);
	DS1302_WriteByte(DS1302_YEAR,DS1302_Time[0]/10*16+DS1302_Time[0]%10);//十进制转BCD码后写入
	DS1302_WriteByte(DS1302_MONTH,DS1302_Time[1]/10*16+DS1302_Time[1]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_DATE,DS1302_Time[2]/10*16+DS1302_Time[2]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_HOUR,DS1302_Time[3]/10*16+DS1302_Time[3]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_MINUTE,DS1302_Time[4]/10*16+DS1302_Time[4]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_SECOND,DS1302_Time[5]/10*16+DS1302_Time[5]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_DAY,DS1302_Time[6]/10*16+DS1302_Time[6]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x80);
}

/**
  * @brief  DS1302读取时间，调用之后，DS1302中的数据会被读取到DS1302_Time数组中
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void DS1302_ReadTime(void)
{
	unsigned char Temp;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_YEAR);
	DS1302_Time[0]=Temp/16*10+Temp%16;//BCD码转十进制后读取
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_MONTH);
	DS1302_Time[1]=Temp/16*10+Temp%16;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_DATE);
	DS1302_Time[2]=Temp/16*10+Temp%16;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_HOUR);
	DS1302_Time[3]=Temp/16*10+Temp%16;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_MINUTE);
	DS1302_Time[4]=Temp/16*10+Temp%16;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_SECOND);
	DS1302_Time[5]=Temp/16*10+Temp%16;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_DAY);
	DS1302_Time[6]=Temp/16*10+Temp%16;
}

LCD1602

 

 液晶判忙

        LCD 1602的响应速度相对于单片机的速度来说是偏慢的。
        举个简单的例子，把一桶油通过漏斗向一个瓶子里倒，倒油的速度，即流量必须维持在一定范围之内，倒得太快油会从漏斗顶部溢出来，这样就浪费掉了。我们通过眼睛可以判断并使油面保持在顶面以下，以漏斗的额定流量来倒油，这样效率最高。
        而对于单片机来说，1602好比那个瓶子漏斗，写入1602中要显示的数据好比油，如果以单片机的高运行速度向1602写数据就很可能造成上面所说的溢出，比如连续写入abc，结果只显示出了a，这是因为1602的显示芯片每次都要花时间来处理输入的ascii码数据，并把它显示出来。而我们却不容易主动地去控制写入数据的速度，所以1602使用忙信号就有必要了，每次单片机只有检测到忙信号为0，即不忙时，才向1602发数据。比如要显示abc,则这样操作，写a—判忙—写b—判忙—写c—判忙。这样就不会出错了。

/*等待液晶准备*/
void Lcdready()
{
	unsigned char sta;
	P0 = 0xFF;  //P0在使用时要规定置1
	RS = 0;     //数据/指令选择位 1为数据，0为指令
	RW = 1;     //读/写位 1为读，0为写
	
	do
	{
		EN = 1;  //使能位
		sta = P0;//读取状态字，即把P0口的数据赋值给sta
		EN = 0;

	}while(sta & 0x80);//当sta最高位为0时则跳出循环；若为1时则继续循环，相当于单片机停止让液晶先工作
}

液晶初始化，写入指令，数据

 

/* 初始化 1602 液晶 */
void init1602()
{
	WriteCmd(0x38);
	WriteCmd(0x0C);
	WriteCmd(0x06);
	WriteCmd(0x01);
}

/* 向 LCD1602 液晶写入命令，cmd-待写入命令值 */
void WriteCmd(unsigned char cmd)
{
	Lcdready();
	RS = 0;
	RW = 0;
	P0 = cmd;
	EN = 1;
	EN = 0;
}
/* 向 LCD1602 液晶写入数据，dat-待写入数据 */
void WriteData(unsigned char dat)
{
	Lcdready();
	RS = 1;
	RW = 0;
	P0 = dat;
	EN = 1;
	EN = 0;
}

液晶显示行，列的位置

/* 设置显示 RAM 起始地址(x,y)-对应屏幕上的字符坐标 */
void Lcdaddr(unsigned char x,unsigned char y)
{
	unsigned char m;
	if(y==0)
		m = 0x00+x;	//第一行字符地址从 0x00 起始
	else 
		m = 0x40+x;	//第二行字符地址从 0x40 起始
	WriteCmd(m | 0x80);//设置 RAM 地址
}

液晶数据转换成字符串，以及显示

/* 整型数转换为字符串，str-字符串指针，dat-待转换数，返回值-字符串长度 */
unsigned char IntToString(unsigned char *str, int dat)
{
    unsigned char i = 0;
    unsigned char len = 0;
    unsigned char buf[6];
    
    if (dat < 0)  //如果为负数，首先取绝对值，并在指针上添加负号
    {
        dat = -dat;
        *str++ = '-';
        len++;
    }
    do 			   //先转换为低位在前的十进制数组
	{         
        buf[i++] = dat % 10;  //取最低位
        dat /= 10;     
    } while (dat > 0);
    len += i;     //i最后的值就是有效字符的个数
    while (i-- > 0)   //将数组值转换为ASCII码反向拷贝到接收指针上
    {
        *str++ = buf[i] + '0';  //加0其实是加ASCII码中的0x30
    }
    *str = '\0';  //添加字符串结束符
     
    return len;   //返回字符串长度
}

/* 在液晶上显示字符串，(x,y)-对应屏幕上的起始坐标，str-字符串指针 */
void Lcdshow(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *str)
{
	Lcdaddr(x,y);
	while(*str != '\0')      //表示一直循环到字符串结尾
	{
		WriteData(*str++);   //表示从高到低依次写入str数组的值
	}
}

注：ASCII码中，数字0地址为0x30,1为0x31,2为0x32……因此，在指针*str=buf[i]中，为了表示数字0,1,2…….要加上0x30的地址（'0'）。

按键设置

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"

unsigned char Key()
{
	unsigned char KeyNumber=0;
	
	if(P1_2==0){Delay(20);while(P1_2==0);Delay(20);KeyNumber=1;} //切换显示、设置模式
	if(P1_3==0){Delay(20);while(P1_3==0);Delay(20);KeyNumber=2;} //选择位置
	if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=3;} //增加数值
	if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=4;} //减小数值
	
	return KeyNumber;
}

定时器Time0

在主函数中使用定时器达到在设置模式时，选中的数值能够闪烁的效果

#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  定时器0初始化，1毫秒@12.000MHz
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Timer0Init(void)
{
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	TL0 = 0x18;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
	ET0=1;
	EA=1;
	PT0=0;
}

/*定时器中断函数模板
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	static unsigned int T0Count;
	TL0 = 0x18;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	T0Count++;
	if(T0Count>=1000)
	{
		T0Count=0;
		
	}
}
*/

主函数

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
#include "Key.h"
#include "Timer0.h"


unsigned char KeyNum,TimeSetSelect,TimeSetFlashFlag,MODE;  //按键值，设置中的选位，闪烁标志位，模式选择位
void TimeShow(void)
{
	DS1302_ReadTime();
	LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);  //依次从数组中选择“年-月-日-时-分-秒-星期”来显示
	LCD_ShowNum(1,4,DS1302_Time[1],2);
	LCD_ShowNum(1,7,DS1302_Time[2],2);
	LCD_ShowNum(2,1,DS1302_Time[3],2);
	LCD_ShowNum(2,4,DS1302_Time[4],2);
	LCD_ShowNum(2,7,DS1302_Time[5],2);
}

void TimeSet(void)
{
	if(KeyNum==2)  //设置模式中选择位置
	{
		TimeSetSelect++;  //位置加一
	    TimeSetSelect%=6; //当第六次摁下时，清零，回到第一个位置
	}
	
	if(KeyNum==3)  //加值
	{
		DS1302_Time[TimeSetSelect]++;
		if(DS1302_Time[0]>99){DS1302_Time[0]=0;}  //年数
		if(DS1302_Time[1]>12){DS1302_Time[1]=1;}  //月数
		if(DS1302_Time[1]==1||DS1302_Time[1]==3||DS1302_Time[1]==5||DS1302_Time[1]==7||  //30日还是31日
		   DS1302_Time[1]==8||DS1302_Time[1]==10||DS1302_Time[1]==12)
		{
			if(DS1302_Time[2]>31){DS1302_Time[2]=1;}
		}
		if(DS1302_Time[1]==4||DS1302_Time[1]==6||DS1302_Time[1]==9||DS1302_Time[1]==11)
		{
			if(DS1302_Time[2]>30){DS1302_Time[2]=1;}
		}
		if(DS1302_Time[1==2])  //二月特别的日数
		{
			if(DS1302_Time[2]>28){DS1302_Time[2]=1;}
		}
	    if(DS1302_Time[3]>23){DS1302_Time[3]=0;}//时越界判断
		if(DS1302_Time[4]>59){DS1302_Time[4]=0;}//分越界判断
		if(DS1302_Time[5]>59){DS1302_Time[5]=0;}//秒越界判断
	}
	
	if(KeyNum==4)  //减值
	{
		DS1302_Time[TimeSetSelect]--;
		if(DS1302_Time[0]<0){DS1302_Time[0]=99;}
		if(DS1302_Time[1]<1){DS1302_Time[1]=12;}
		if(DS1302_Time[1]==1||DS1302_Time[1]==3||DS1302_Time[1]==5||DS1302_Time[1]==7||
		   DS1302_Time[1]==8||DS1302_Time[1]==10||DS1302_Time[1]==12)
		{
			if(DS1302_Time[2]<1){DS1302_Time[2]=31;}
		}
		if(DS1302_Time[1]==4||DS1302_Time[1]==6||DS1302_Time[1]==9||DS1302_Time[1]==11)
		{
			if(DS1302_Time[2]<1){DS1302_Time[2]=30;}
		}
		if(DS1302_Time[1==2])
		{
			if(DS1302_Time[2]<1){DS1302_Time[2]=28;}
		}
		if(DS1302_Time[3]<0){DS1302_Time[3]=23;}//时越界判断
		if(DS1302_Time[4]<0){DS1302_Time[4]=59;}//分越界判断
		if(DS1302_Time[5]<0){DS1302_Time[5]=59;}//秒越界判断
	}
	
	    if(TimeSetSelect==0&&TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(1,1,"  ");}  //通过TimeSetFlashFlag等于1时清零，等于0时显示，达到闪烁效果
	else{LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);}
		if(TimeSetSelect==1&&TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(1,4,"  ");}
	else{LCD_ShowNum(1,4,DS1302_Time[1],2);}
		if(TimeSetSelect==2&&TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(1,7,"  ");}
	else{LCD_ShowNum(1,7,DS1302_Time[2],2);}
		if(TimeSetSelect==3&&TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(2,1,"  ");}
	else{LCD_ShowNum(2,1,DS1302_Time[3],2);}
		if(TimeSetSelect==4&&TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(2,4,"  ");}
	else{LCD_ShowNum(2,4,DS1302_Time[4],2);}
		if(TimeSetSelect==5&&TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(2,7,"  ");}
	else{LCD_ShowNum(2,7,DS1302_Time[5],2);}
}

void main()
{
	Timer0Init();
	DS1302_Init();
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"  -  -  ");  //固定显示
	LCD_ShowString(2,1,"  :  :  ");
	DS1302_SetTime();
	while(1)
	{
		KeyNum=Key();
		if(KeyNum==1)
		{
			if(MODE==0){MODE=1;TimeSetSelect=0;}  //每按一次切换模式，此时为设置模式，并把设置中的选位TimeSetSelect置0
			else if(MODE==1){MODE=0;DS1302_SetTime();}  //此时为显示模式
		}
		
		switch(MODE)
		{
			case 0:TimeShow();break;  //显示模式
			case 1:TimeSet();break;   //时间设置模式
		}
	}
}

void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	static unsigned int T0Count;
	TL0 = 0x18;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	T0Count++;
	if(T0Count>=500)
	{
		T0Count=0;
		TimeSetFlashFlag=!TimeSetFlashFlag;
	}
}

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