單片機(jī)電子時鐘程序設(shè)計

共用體除非必要，否則我們不推薦使用，枚舉的用法比較簡單，在本書 19 章的項(xiàng)目實(shí)踐中有很好的示例，這節(jié)課我們先來練習(xí)一下結(jié)構(gòu)體的使用。下邊這個程序的功能是一個帶日期的電子鐘，相當(dāng)于一個簡易萬年歷了，并且加入了按鍵調(diào)時功能。學(xué)有余力的同學(xué)看到這里，不妨先不看我們提供的代碼，自己寫寫試試。如果能夠獨(dú)立寫一個按鍵可調(diào)的萬年歷程序，單片機(jī)可以說基本入門了。如果自己還不能夠獨(dú)立完成這個程序，那么還是老規(guī)矩，先抄并且理解，而后自己獨(dú)立默寫出來，并且要邊默寫邊理解。

本例直接忽略了星期這項(xiàng)內(nèi)容，通過上、下、左、右、回車、ESC 這 6 個按鍵可以調(diào)整時間。這也是一個具有綜合練習(xí)性質(zhì)的實(shí)例，雖然在功能實(shí)現(xiàn)上沒有多少難度，但要進(jìn)行的操作卻比較多而且煩瑣，同學(xué)們可以從中體會到把繁雜的功能實(shí)現(xiàn)分解為一步步函數(shù)操作的必要性以及方便靈活性。簡單說一下這個程序的幾個要點(diǎn)，方便大家閱讀理解程序。

把 DS1302 的底層操作封裝為一個 DS1302.c 文件，對上層應(yīng)用提供基本的實(shí)時時間的操作接口，這個文件也是我們的又一個功能模塊了，我們的積累也越來越多了。

定義一個結(jié)構(gòu)體類型 sTime 用來封裝日期時間的各個元素，又用該結(jié)構(gòu)體定義了一個時間緩沖區(qū)變量 bufTime 來暫存從 DS1302 讀出的時間和設(shè)置時間時的設(shè)定值。需要注意的是在其它文件中要使用這個結(jié)構(gòu)體變量時，必須首先再聲明一次 sTime 類型；

定義一個變量 setIndex 來控制當(dāng)前是否處于設(shè)置時間的狀態(tài)，以及設(shè)置時間的哪一位，該值為 0 就表示正常運(yùn)行，1～12 分別代表可以修改日期時間的 12 個位；

由于這節(jié)課的程序功能要進(jìn)行時間調(diào)整，用到了 1602 液晶的光標(biāo)功能，添加了設(shè)置光標(biāo)的函數(shù)，我們要改變哪一位的數(shù)字，就在 1602 對應(yīng)位置上進(jìn)行光標(biāo)閃爍，所以 Lcd1602.c在之前文件的基礎(chǔ)上添加了兩個控制光標(biāo)的函數(shù)；

時間的顯示、增減、設(shè)置移位等上層功能函數(shù)都放在 main.c 中來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)按鍵需要這些函數(shù)時則在按鍵文件中做外部聲明，這樣做是為了避免一組功能函數(shù)分散在不同的文件內(nèi)而使程序顯得凌亂。

/***************************DS1302.c 文件程序源代碼*****************************/

#include 《reg52.h》

sbit DS1302_CE = P1^7;

sbit DS1302_CK = P3^5;

sbit DS1302_IO = P3^4;

struct sTime { //日期時間結(jié)構(gòu)體定義

unsigned int year; //年

unsigned char mon; //月

unsigned char day; //日

unsigned char hour; //時

unsigned char min; //分

unsigned char sec; //秒

unsigned char week; //星期

};

/* 發(fā)送一個字節(jié)到 DS1302 通信總線上 */

void DS1302ByteWrite（unsigned char dat）{

unsigned char mask;

for （mask=0x01; mask！=0; mask《《=1）{ //低位在前，逐位移出

if （（mask&dat） ！= 0）{ //首先輸出該位數(shù)據(jù)

DS1302_IO = 1;

}else{

DS1302_IO = 0;

}

DS1302_CK = 1; //然后拉高時鐘

DS1302_CK = 0; //再拉低時鐘，完成一個位的操作

}

DS1302_IO = 1; //最后確保釋放 IO 引腳

}

/* 由 DS1302 通信總線上讀取一個字節(jié) */

unsigned char DS1302ByteRead（）{

unsigned char mask;

unsigned char dat = 0;

for （mask=0x01; mask！=0; mask《《=1）{ //低位在前，逐位讀取

if （DS1302_IO ！= 0）{ //首先讀取此時的 IO 引腳，并設(shè)置 dat 中的對應(yīng)位

dat |= mask;

}

DS1302_CK = 1; //然后拉高時鐘

DS1302_CK = 0; //再拉低時鐘，完成一個位的操作

}

return dat; //最后返回讀到的字節(jié)數(shù)據(jù)

}

/* 用單次寫操作向某一寄存器寫入一個字節(jié)，reg-寄存器地址，dat-待寫入字節(jié) */

void DS1302SingleWrite（unsigned char reg， unsigned char dat）{

DS1302_CE = 1; //使能片選信號

DS1302ByteWrite（（reg《《1）|0x80）; //發(fā)送寫寄存器指令

DS1302ByteWrite（dat）; //寫入字節(jié)數(shù)據(jù)

DS1302_CE = 0; //除能片選信號

}

/* 用單次讀操作從某一寄存器讀取一個字節(jié)，reg-寄存器地址，返回值-讀到的字節(jié) */

unsigned char DS1302SingleRead（unsigned char reg）{

unsigned char dat;

DS1302_CE = 1; //使能片選信號

DS1302ByteWrite（（reg《《1）|0x81）; //發(fā)送讀寄存器指令

dat = DS1302ByteRead（）; //讀取字節(jié)數(shù)據(jù)

DS1302_CE = 0; //除能片選信號

return dat;

}

/* 用突發(fā)模式連續(xù)寫入 8 個寄存器數(shù)據(jù)，dat-待寫入數(shù)據(jù)指針 */

void DS1302BurstWrite（unsigned char *dat）{

unsigned char i;

DS1302_CE = 1;

DS1302ByteWrite（0xBE）; //發(fā)送突發(fā)寫寄存器指令

for （i=0; i《8; i++）{ //連續(xù)寫入 8 字節(jié)數(shù)據(jù)

DS1302ByteWrite（dat［i］）;

}

DS1302_CE = 0;

}

/* 用突發(fā)模式連續(xù)讀取 8 個寄存器的數(shù)據(jù)，dat-讀取數(shù)據(jù)的接收指針 */

void DS1302BurstRead（unsigned char *dat）{

unsigned char i;

DS1302_CE = 1;

DS1302ByteWrite（0xBF）; //發(fā)送突發(fā)讀寄存器指令

for （i=0; i《8; i++）{ //連續(xù)讀取 8 個字節(jié)

dat［i］ = DS1302ByteRead（）;

}

DS1302_CE = 0;

}

/* 獲取實(shí)時時間，即讀取 DS1302 當(dāng)前時間并轉(zhuǎn)換為時間結(jié)構(gòu)體格式 */

void GetRealTime（struct sTime *time）{

unsigned char buf［8］;

DS1302BurstRead（buf）;

time-》year = buf［6］ + 0x2000;

time-》mon = buf［4］;

time-》day = buf［3］;

time-》hour = buf［2］;

time-》min = buf［1］;

time-》sec = buf［0］;

time-》week = buf［5］;

}

/* 設(shè)定實(shí)時時間，時間結(jié)構(gòu)體格式的設(shè)定時間轉(zhuǎn)換為數(shù)組并寫入 DS1302 */

void SetRealTime（struct sTime *time）{

unsigned char buf［8］;

buf［7］ = 0;

buf［6］ = time-》year;

buf［5］ = time-》week;

buf［4］ = time-》mon;

buf［3］ = time-》day;

buf［2］ = time-》hour;

buf［1］ = time-》min;

buf［0］ = time-》sec;

DS1302BurstWrite（buf）;

}

/* DS1302 初始化，如發(fā)生掉電則重新設(shè)置初始時間 */

void InitDS1302（）{

unsigned char dat;

struct sTime code InitTime［］ = { //2013 年 10 月 8 日 12:30:00 星期二

0x2013，0x10，0x08， 0x12，0x30，0x00， 0x02

};

DS1302_CE = 0; //初始化 DS1302 通信引腳

DS1302_CK = 0;

dat = DS1302SingleRead（0）; //讀取秒寄存器

if （（dat & 0x80） ！= 0）{ //由秒寄存器最高位 CH 的值判斷 DS1302 是否已停止

DS1302SingleWrite（7， 0x00）; //撤銷寫保護(hù)以允許寫入數(shù)據(jù)

SetRealTime（&InitTime）; //設(shè)置 DS1302 為默認(rèn)的初始時間

}

}

DS1302.c 最終向外提供出與具體時鐘芯片寄存器位置無關(guān)的、由時間結(jié)構(gòu)類型 sTime 作為接口的實(shí)時時間的讀取和設(shè)置函數(shù)，如此處理體現(xiàn)了我們前面提到過的層次化編程的思想。應(yīng)用層可以不關(guān)心底層實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，底層實(shí)現(xiàn)的改變也不會對應(yīng)用層造成影響，比如說日后你可能需要換一款時鐘芯片，而它與 DS1302 的操作和時間寄存器順序是不同的，那么你需要做的也僅是針對這款新的時鐘芯片設(shè)計出底層操作函數(shù)，最終提供出同樣的以 sTime 為接口的操作函數(shù)即可，應(yīng)用層無需做任何的改動。

/***************************Lcd1602.c 文件程序源代碼*****************************/

#include 《reg52.h》

#define LCD1602_DB P0

sbit LCD1602_RS = P1^0;

sbit LCD1602_RW = P1^1;

sbit LCD1602_E = P1^5;

/* 等待液晶準(zhǔn)備好 */

void LcdWaitReady（）{

unsigned char sta;

LCD1602_DB = 0xFF;

LCD1602_RS = 0;

LCD1602_RW = 1;

do {

LCD1602_E = 1;

sta = LCD1602_DB; //讀取狀態(tài)字

LCD1602_E = 0;

} while （sta & 0x80）; //bit7 等于 1 表示液晶正忙，重復(fù)檢測直到其等于 0 為止

}

/* 向 LCD1602 液晶寫入一字節(jié)命令，cmd-待寫入命令值 */

void LcdWriteCmd（unsigned char cmd）{

LcdWaitReady（）;

LCD1602_RS = 0;

LCD1602_RW = 0;

LCD1602_DB = cmd;

LCD1602_E = 1;

LCD1602_E = 0;

}

/* 向 LCD1602 液晶寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)，dat-待寫入數(shù)據(jù)值 */

void LcdWriteDat（unsigned char dat）{

LcdWaitReady（）;

LCD1602_RS = 1;

LCD1602_RW = 0;

LCD1602_DB = dat;

LCD1602_E = 1;

LCD1602_E = 0;

}

/* 設(shè)置顯示 RAM 起始地址，亦即光標(biāo)位置，（x，y）-對應(yīng)屏幕上的字符坐標(biāo) */

void LcdSetCursor（unsigned char x， unsigned char y）{

unsigned char addr;

if （y == 0）{ //由輸入的屏幕坐標(biāo)計算顯示 RAM 的地址

addr = 0x00 + x; //第一行字符地址從 0x00 起始

}else{

addr = 0x40 + x; //第二行字符地址從 0x40 起始

}

LcdWriteCmd（addr | 0x80）; //設(shè)置 RAM 地址

}

/* 在液晶上顯示字符串，（x，y）-對應(yīng)屏幕上的起始坐標(biāo)，str-字符串指針 */

void LcdShowStr（unsigned char x， unsigned char y， unsigned char *str）{

LcdSetCursor（x， y）; //設(shè)置起始地址

while （*str ！= ‘\0’）{ //連續(xù)寫入字符串?dāng)?shù)據(jù)，直到檢測到結(jié)束符

LcdWriteDat（*str++）;

}

}

/* 打開光標(biāo)的閃爍效果 */

void LcdOpenCursor（）{

LcdWriteCmd（0x0F）;

}

/* 關(guān)閉光標(biāo)顯示 */

void LcdCloseCursor（）{

LcdWriteCmd（0x0C）;

}

/* 初始化 1602 液晶 */

void InitLcd1602（）{

LcdWriteCmd（0x38）; //16*2 顯示，5*7 點(diǎn)陣，8 位數(shù)據(jù)接口

LcdWriteCmd（0x0C）; //顯示器開，光標(biāo)關(guān)閉

LcdWriteCmd（0x06）; //文字不動，地址自動+1

LcdWriteCmd（0x01）; //清屏

}

為了本例的具體需求，在之前文件的基礎(chǔ)上添加兩個控制光標(biāo)效果打開和關(guān)閉的函數(shù)，雖然函數(shù)都很簡單，但為了保持程序整體上良好的模塊化和層次化，還是應(yīng)該在液晶驅(qū)動文件內(nèi)以函數(shù)的形式提供，而不是由應(yīng)用層代碼直接來調(diào)用具體的液晶寫命令操作。

/***************************keyboard.c 文件程序源代碼****************************/

（此處省略，可參考之前章節(jié)的代碼）

/*****************************main.c 文件程序源代碼******************************/

#include 《reg52.h》

struct sTime { //日期時間結(jié)構(gòu)體定義

unsigned int year;

unsigned char mon;

unsigned char day;

unsigned char hour;

unsigned char min;

unsigned char sec;

unsigned char week;

};

bit flag200ms = 1; //200ms 定時標(biāo)志

struct sTime bufTime; //日期時間緩沖區(qū)

unsigned char setIndex = 0; //時間設(shè)置索引

unsigned char T0RH = 0; //T0 重載值的高字節(jié)

unsigned char T0RL = 0; //T0 重載值的低字節(jié)

void ConfigTimer0（unsigned int ms）;

void RefreshTimeShow（）;

extern void InitDS1302（）;

extern void GetRealTime（struct sTime *time）;

extern void SetRealTime（struct sTime *time）;

extern void KeyScan（）;

extern void KeyDriver（）;

extern void InitLcd1602（）;

extern void LcdShowStr（unsigned char x， unsigned char y， unsigned char *str）;

extern void LcdSetCursor（unsigned char x， unsigned char y）;

extern void LcdOpenCursor（）;

extern void LcdCloseCursor（）;

void main（）{

unsigned char psec=0xAA; //秒備份，初值 AA 確保首次讀取時間后會刷新顯示

EA = 1; //開總中斷

ConfigTimer0（1）; //T0 定時 1ms

InitDS1302（）; //初始化實(shí)時時鐘

InitLcd1602（）; //初始化液晶

//初始化屏幕上固定不變的內(nèi)容

LcdShowStr（3， 0， “20 - - ”）;

LcdShowStr（4， 1， “ ： ： ”）;

while （1）{

KeyDriver（）; //調(diào)用按鍵驅(qū)動

if （flag200ms && （setIndex == 0））{ //每隔 200ms 且未處于設(shè)置狀態(tài)時，

flag200ms = 0;

GetRealTime（&bufTime）; //獲取當(dāng)前時間

if （psec ！= bufTime.sec）{ //檢測到時間有變化時刷新顯示

RefreshTimeShow（）;

psec = bufTime.sec; //用當(dāng)前值更新上次秒數(shù)

}

}

}

}

/* 將一個 BCD 碼字節(jié)顯示到屏幕上，（x，y）-屏幕起始坐標(biāo)，bcd-待顯示 BCD 碼 */

void ShowBcdByte（unsigned char x， unsigned char y， unsigned char bcd）{

unsigned char str［4］;

str［0］ = （bcd 》》 4） + ‘0’;

str［1］ = （bcd&0x0F） + ‘0’;

str［2］ = ‘\0’;

LcdShowStr（x， y， str）;

}

/* 刷新日期時間的顯示 */

void RefreshTimeShow（）{

ShowBcdByte（5， 0， bufTime.year）;

ShowBcdByte（8， 0， bufTime.mon）;

ShowBcdByte（11， 0， bufTime.day）;

ShowBcdByte（4， 1， bufTime.hour）;

ShowBcdByte（7， 1， bufTime.min）;

ShowBcdByte（10， 1， bufTime.sec）;

}

/* 刷新當(dāng)前設(shè)置位的光標(biāo)指示 */

void RefreshSetShow（）{

switch （setIndex）{

case 1： LcdSetCursor（5， 0）; break;

case 2： LcdSetCursor（6， 0）; break;

case 3： LcdSetCursor（8， 0）; break;

case 4： LcdSetCursor（9， 0）; break;

case 5： LcdSetCursor（11， 0）; break;

case 6： LcdSetCursor（12， 0）; break;

case 7： LcdSetCursor（4， 1）; break;

case 8： LcdSetCursor（5， 1）; break;

case 9： LcdSetCursor（7， 1）; break;

case 10： LcdSetCursor（8， 1）; break;

case 11： LcdSetCursor（10， 1）; break;

case 12： LcdSetCursor（11， 1）; break;

default： break;

}

}

/* 遞增一個 BCD 碼的高位 */

unsigned char IncBcdHigh（unsigned char bcd）{

if （（bcd&0xF0） 《 0x90）{

bcd += 0x10;

}else{

bcd &= 0x0F;

}

return bcd;

}

/* 遞增一個 BCD 碼的低位 */

unsigned char IncBcdLow（unsigned char bcd）{

if （（bcd&0x0F） 《 0x09）{

bcd += 0x01;

}else{

bcd &= 0xF0;

}

return bcd;

}

/* 遞減一個 BCD 碼的高位 */

unsigned char DecBcdHigh（unsigned char bcd）{

if （（bcd&0xF0） 》 0x00）{

bcd -= 0x10;

}else{

bcd |= 0x90;

}

return bcd;

}

/* 遞減一個 BCD 碼的低位 */

unsigned char DecBcdLow（unsigned char bcd）{

if （（bcd&0x0F） 》 0x00）{

bcd -= 0x01;

}else{

bcd |= 0x09;

}

return bcd;

}

/* 遞增時間當(dāng)前設(shè)置位的值 */

void IncSetTime（）{

switch （setIndex）{

case 1： bufTime.year = IncBcdHigh（bufTime.year）; break;

case 2： bufTime.year = IncBcdLow（bufTime.year）; break;

case 3： bufTime.mon = IncBcdHigh（bufTime.mon）; break;

case 4： bufTime.mon = IncBcdLow（bufTime.mon）; break;

case 5： bufTime.day = IncBcdHigh（bufTime.day）; break;

case 6： bufTime.day = IncBcdLow（bufTime.day）; break;

case 7： bufTime.hour = IncBcdHigh（bufTime.hour）; break;

case 8： bufTime.hour = IncBcdLow（bufTime.hour）; break;

case 9： bufTime.min = IncBcdHigh（bufTime.min）; break;

case 10： bufTime.min = IncBcdLow（bufTime.min）; break;

case 11： bufTime.sec = IncBcdHigh（bufTime.sec）; break;

case 12： bufTime.sec = IncBcdLow（bufTime.sec）; break;

default： break;

}

RefreshTimeShow（）;

RefreshSetShow（）;

}

/* 遞減時間當(dāng)前設(shè)置位的值 */

void DecSetTime（）{

switch （setIndex）{

case 1： bufTime.year = DecBcdHigh（bufTime.year）; break;

case 2： bufTime.year = DecBcdLow（bufTime.year）; break;

case 3： bufTime.mon = DecBcdHigh（bufTime.mon）; break;

case 4： bufTime.mon = DecBcdLow（bufTime.mon）; break;

case 5： bufTime.day = DecBcdHigh（bufTime.day）; break;

case 6： bufTime.day = DecBcdLow（bufTime.day）; break;

case 7： bufTime.hour = DecBcdHigh（bufTime.hour）; break;

case 8： bufTime.hour = DecBcdLow（bufTime.hour）; break;

case 9： bufTime.min = DecBcdHigh（bufTime.min）; break;

case 10： bufTime.min = DecBcdLow（bufTime.min）; break;

case 11： bufTime.sec = DecBcdHigh（bufTime.sec）; break;

case 12： bufTime.sec = DecBcdLow（bufTime.sec）;

default： break;

}

RefreshTimeShow（）;

RefreshSetShow（）;

}

/* 右移時間設(shè)置位 */

void RightShiftTimeSet（）{

if （setIndex ！= 0）{

if （setIndex 《 12）{

setIndex++;

}else{

setIndex = 1;

}

RefreshSetShow（）;

}

}

/* 左移時間設(shè)置位 */

void LeftShiftTimeSet（）{

if （setIndex ！= 0）{

if （setIndex 》 1）{

setIndex--;

}else{

setIndex = 12;

}

RefreshSetShow（）;

}

}

/* 進(jìn)入時間設(shè)置狀態(tài) */

void EnterTimeSet（）{

setIndex = 2; //把設(shè)置索引設(shè)置為 2，即可進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)

LeftShiftTimeSet（）; //再利用現(xiàn)成的左移操作移到位置 1 并完成顯示刷新

LcdOpenCursor（）; //打開光標(biāo)閃爍效果

}

/* 退出時間設(shè)置狀態(tài)，save-是否保存當(dāng)前設(shè)置的時間值 */

void ExitTimeSet（bit save）{

setIndex = 0; //把設(shè)置索引設(shè)置為 0，即可退出設(shè)置狀態(tài)

if （save）{ //需保存時即把當(dāng)前設(shè)置時間寫入 DS1302

SetRealTime（&bufTime）;

}

LcdCloseCursor（）; //關(guān)閉光標(biāo)顯示

}

/* 按鍵動作函數(shù)，根據(jù)鍵碼執(zhí)行相應(yīng)的操作，keycode-按鍵鍵碼 */

void KeyAction（unsigned char keycode）{

if （（keycode》=‘0’） && （keycode《=‘9’））{ //本例中不響應(yīng)字符鍵

}else if （keycode == 0x26）{ //向上鍵，遞增當(dāng)前設(shè)置位的值

IncSetTime（）;

}else if （keycode == 0x28）{ //向下鍵，遞減當(dāng)前設(shè)置位的值

DecSetTime（）;

}else if （keycode == 0x25）{ //向左鍵，向左切換設(shè)置位

LeftShiftTimeSet（）;

}else if （keycode == 0x27）{ //向右鍵，向右切換設(shè)置位

RightShiftTimeSet（）;

}else if （keycode == 0x0D）{ //回車鍵，進(jìn)入設(shè)置模式/啟用當(dāng)前設(shè)置值

if （setIndex == 0）{ //不處于設(shè)置狀態(tài)時，進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)

EnterTimeSet（）;

}else{ //已處于設(shè)置狀態(tài)時，保存時間并退出設(shè)置狀態(tài)

ExitTimeSet（1）;

}

}else if （keycode == 0x1B）{ //Esc 鍵，取消當(dāng)前設(shè)置

ExitTimeSet（0）;

}

}

/* 配置并啟動 T0，ms-T0 定時時間 */

void ConfigTimer0（unsigned int ms）{

unsigned long tmp; //臨時變量

tmp = 11059200 / 12; //定時器計數(shù)頻率

tmp = （tmp * ms） / 1000; //計算所需的計數(shù)值

tmp = 65536 - tmp; //計算定時器重載值

tmp = tmp + 28; //補(bǔ)償中斷響應(yīng)延時造成的誤差

T0RH = （unsigned char）（tmp》》8）; //定時器重載值拆分為高低字節(jié)

T0RL = （unsigned char）tmp;

TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位

TMOD |= 0x01; //配置 T0 為模式 1

TH0 = T0RH; //加載 T0 重載值

TL0 = T0RL;

ET0 = 1; //使能 T0 中斷

TR0 = 1; //啟動 T0

}

/* T0 中斷服務(wù)函數(shù)，執(zhí)行按鍵掃描和 200ms 定時 */

void InterruptTimer0（） interrupt 1{

static unsigned char tmr200ms = 0;

TH0 = T0RH; //重新加載重載值

TL0 = T0RL;

KeyScan（）; //按鍵掃描

tmr200ms++;

if （tmr200ms 》= 200）{ //定時 200ms

tmr200ms = 0;

flag200ms = 1;

}

}