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DS3231高精度时钟，LCD1602显示，QXmini151版本「建议收藏」

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本设计的主要任务是计时和显示。设计任务的具体要求如下：计时：第一种是通过单片机内部的定时器/计数器来实现为软时钟。第二种是通过专用的硬件时钟芯片来实现为硬时钟。 显示：第一种是数码管显示，分为静态显示和动态显示，动态显示需要占用cpu大量时间来运行,不需要复杂的驱动程序，制作成本不高。第二种是LCD1602液晶显示，能显示出较多的信息并且数字清晰,应用广泛，但是不便于观察。总设计思路阐述1.时钟方案设计及选择：目前有DS3231、DS302、DS12C887三种时钟芯片。本次设计选择DS32

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

本设计的主要任务是计时和显示。

设计任务的具体要求如下：

  1. 计时：第一种是通过单片机内部的定时器/计数器来实现为软时钟。第二种是通过专用的硬件时钟芯片来实现为硬时钟。
  2. 显示：第一种是数码管显示，分为静态显示和动态显示，动态显示需要占用cpu大量时间来运行,不需要复杂的驱动程序，制作成本不高。第二种是LCD1602液晶显示，能显示出较多的信息并且数字清晰,应用广泛，但是不便于观察。

总设计思路阐述

1.时钟方案设计及选择：目前有DS3231、DS302、DS12C887三种时钟芯片。本次设计选择DS3231，

需要应用IC总线协议。

2.核心控制区设计方案：选用STC89C51作为核心控制单元。

3.显示原件：采用LCD1602液晶显示。

4.键盘设置：设计为时、分、秒的调整按键。

5.控制继电器：选择5V/1A继电器，驱动LCD液晶显示。

6.外围电路：复位电路，晶振。

7.时钟时序问题

代码如下：

/*******************************************************************************
实验名 ：高精度时钟显示和控制
使用的IO  ： P3^0  SDA
		    P3^1  SCL
实验效果：1602 显示时钟，按S4进入时钟设置并暂停时钟，按S1选择时钟设置的时分秒日月周年，按S3使时间加一
*******************************************************************************/

#include<reg51.h>
#include"lcd.h"
#include"ds3231.h"

sbit K1=P3^5;//按键IO口定义
sbit K2=P3^4;
sbit K3=P3^3;
sbit K4=P3^2;

void Int0Configuration();//外部中断初始化函数声明
void LcdDisplay();//LCD初始化函数声明
unsigned char SetState,SetPlace;
void Delay10ms(void);   //10ms延迟函数
/*******************************************************************************
* 函数名          : main
* 函数功能		  : 主函数
* 输入            : 无
* 输出            : 无
*******************************************************************************/

void main()
{
	unsigned char i;
	Int0Configuration();//外部中断初始化
	LcdInit();//LCD初始化
	DS3231_Init();//DS3231模块初始化
	while(1)
	{	
		if(SetState==0)//标志位为0时读取时间
		{
			DS3231_Read_time(); 
		}
		else
		{
			if(K1==0)		//检测按键K1是否按下
			{
				Delay10ms();	//消除抖动
				if(K1==0)
				{
					while(!K1);//检测是否松手
					SetPlace++;
					if(SetPlace>=7)
						SetPlace=0;					
				}
			}
			if(K2==0)		//检测按键K2是否按下
			{
				Delay10ms();	//消除抖动
				if(K2==0)
				{
					while(!K2);//松手检测
					TIME[SetPlace]++;
					if((TIME[SetPlace]>=60)&&(SetPlace<2))		//分秒只能到60
					{
						TIME[SetPlace]=0;
					}
					if((TIME[SetPlace]>=24)&&(SetPlace==2))		//小时只能到23
					{
						TIME[SetPlace]=0;
					}
					if((TIME[SetPlace]>=32)&&(SetPlace==3))		//日只能到31
					{
						TIME[SetPlace]=0;	
					}
					if((TIME[SetPlace]>=13)&&(SetPlace==4))		//月只能到12
					{
						TIME[SetPlace]=0;
					}	
					if((TIME[SetPlace]>=8)&&(SetPlace==5))		//周只能到7
					{
						TIME[SetPlace]=1;
					}		
				}
				
				while((i<50)&&(K2==0))	 //检测按键是否松开
				{
					Delay10ms();
					i++;
				}
				i=0;
				
			}						
		}
		LcdDisplay();	//LCD显示函数
	}
	
}
/*******************************************************************************
* 函数名         : LcdDisplay()
* 函数功能		 : 显示函数
* 输入            : 无
* 输出            : 无
*******************************************************************************/

void LcdDisplay()
{
	LcdWriteCom(0x80+0X40);
	LcdWriteData('0'+TIME[2]/10);				//时
	LcdWriteData('0'+(TIME[2]%10));				 
	LcdWriteData('-');
	LcdWriteData('0'+TIME[1]/10);				//分
	LcdWriteData('0'+(TIME[1]%10));	
	LcdWriteData('-');
	LcdWriteData('0'+TIME[0]/10);				//秒
	LcdWriteData('0'+(TIME[0]%10));

	LcdWriteCom(0x80);
	LcdWriteData('2');
	LcdWriteData('0');
	LcdWriteData('0'+TIME[6]/10);			//年
	LcdWriteData('0'+(TIME[6]%10));
	LcdWriteData('-');
	LcdWriteData('0'+TIME[4]/10);			//月
	LcdWriteData('0'+(TIME[4]%10));
	LcdWriteData('-');
	LcdWriteData('0'+TIME[3]/10);			//日
	LcdWriteData('0'+(TIME[3]%10));
	LcdWriteCom(0x8D);
	LcdWriteData('0'+(TIME[5]%10));	//星期			 
}
/*******************************************************************************
* 函数名         : Int0Configuration()
* 函数功能		 : 配置外部中断0
* 输入            : 无
* 输出            : 无
*******************************************************************************/

void Int0Configuration()
{
	//设置INIT0
	IT0=1;//跳边沿触发方式（下降沿）
	EX0=1;//打开INT0中断允许
	EA=1;//	打开总中断
}
/*******************************************************************************
* 函数名         : Int0()
* 函数功能		 : 外部中断0中断服务函数
* 输入            : 无
* 输出            : 无
*******************************************************************************/

void Int0() interrupt 0 using 1
{
	Delay10ms();
	if(K4==0)
	{
		while(!K4);//松手检测
		SetState=~SetState;//标志位取反
		SetPlace=0;
		DS3231_Init();//DS3231初始化
	}
}
/*******************************************************************************
* 函数名         : Delay10ms()
* 函数功能		 : 延迟函数，延时10ms
* 输入            : 无
* 输出            : 无
*******************************************************************************/
void Delay10ms(void)   //Îó²î 0us
{
    unsigned char a,b,c;
    for(c=1;c>0;c--)
        for(b=38;b>0;b--)
            for(a=130;a>0;a--);
}
/**********************************************************************************





**********************************************************************************/
#ifndef __DS3231_H_
#define __DS3231_H_

//---包含头文件---//
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>

//---重定义关键词---//
#ifndef uchar
#define uchar unsigned char
#endif

#ifndef uint 
#define uint unsigned int
#endif

//---定义ds1302使用的IO口---//
sbit DS3231_IIC_SDA=P3^0;
sbit DS3231_IIC_SCL=P3^1;

//---定义全局函数---//                                                               //时基、走时函数
void DS3231_Read_time();                                                 //读取时间
void DS3231_write_time();                                                 //写入时间
void DS3231_Init();                                                                 //时间模块初始化

//---加入全局变量--//
extern uchar TIME[7];	//加入全局变量

#endif
/**********************************************************************************





**********************************************************************************/
#include"ds3231.h"

//---DS3231写入和读取时分秒的地址命令//
//---秒分时日月周年最低读写位;-------//
uchar code READ_RTC_ADDR[7] = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d}; 
uchar code WRITE_RTC_ADDR[7] = {0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c};
uchar code rtc_address[7]={0x00,0x01,0x02,0x04,0x05,0x03,0x06};//秒分时日月周年最低读写位
uchar RTC_Data[8];
uchar RTC_Data1[8];
uchar RTC_Set_ID;
bit T0_Flag;                                                                       
bit Open_Flag;                                                                     
bit shezhi_display_flag;
//---DS3231初始化时间格式为2021年6月28日星期一22点00分00秒---//
//---存储顺序是秒分时日月周年，存储格式是用BCD码---//
uchar TIME[7] = {0, 0, 0x22, 0x28, 0x06, 0x01, 0x21};

/*******************************************************************************
* 函数名         : Ds3231Write
* 函数功能		 : 向DS3231命令（地址+数据）
* 输入            : addr，dat
* 输出            : 无
*******************************************************************************/

void DS3231_IIC_delay()//IIC延迟函数
{
        _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
}

void DS3231_IIC_start()//起始信号
{   
     DS3231_IIC_SDA=1;
     DS3231_IIC_SCL=1;
     DS3231_IIC_delay();
     DS3231_IIC_SDA=0;
     DS3231_IIC_delay();
     DS3231_IIC_SCL=0;
}

void DS3231_IIC_stop()//停止信号
{
    DS3231_IIC_SDA=0;
    DS3231_IIC_delay();
    DS3231_IIC_SCL=1;
    DS3231_IIC_delay();
    DS3231_IIC_SDA=1;
    DS3231_IIC_delay();
}

bit DS3231_IIC_Tack()//接收应答
{
    bit ack;
    DS3231_IIC_SDA=1;
    DS3231_IIC_delay();
    DS3231_IIC_SCL=1;
    DS3231_IIC_delay();
    ack=DS3231_IIC_SDA;
    DS3231_IIC_delay();
    DS3231_IIC_SCL=0;
    DS3231_IIC_delay();
    return ack;
}

void DS3231_IIC_write_byte(uchar Data)//写入数据函数
{
        uchar i;
        for(i=0;i<8;i++)
        {
                if(Data&0x80)
                DS3231_IIC_SDA=1;
                else
                DS3231_IIC_SDA = 0;
                DS3231_IIC_delay();
                DS3231_IIC_SCL=1;
                DS3231_IIC_delay();
                DS3231_IIC_SCL=0;
                DS3231_IIC_delay();
                Data=Data<<1;
        }
}

uchar DS3231_IIC_read_byte()//读取数字函数
{
    uchar i;
    uchar Data;      
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        DS3231_IIC_SCL=1;
        DS3231_IIC_delay();
        Data=Data<<1;
        DS3231_IIC_delay();
      
        if(DS3231_IIC_SDA)
        Data=Data|0x01;
        DS3231_IIC_SCL=0;
        DS3231_IIC_delay();
    }
    return Data;
}

void DS3231_IIC_single_byte_write(uchar Waddr,uchar Data)//写入数据函数
{
    DS3231_IIC_start();
    DS3231_IIC_write_byte(0xd0);
    DS3231_IIC_Tack();
    DS3231_IIC_write_byte(Waddr);
    DS3231_IIC_Tack();
    DS3231_IIC_write_byte(Data);
    DS3231_IIC_Tack();
    DS3231_IIC_stop();
}

uchar DS3231_IIC_single_byte_read(uchar Waddr)//读取数字函数
{
    uchar Data;
    DS3231_IIC_start();
    DS3231_IIC_write_byte(0xd0);
    DS3231_IIC_Tack();
    DS3231_IIC_write_byte(Waddr);
    DS3231_IIC_Tack();
    DS3231_IIC_stop();
    DS3231_IIC_start();
    DS3231_IIC_write_byte(0xd1);
    DS3231_IIC_Tack();
    Data=DS3231_IIC_read_byte();
    DS3231_IIC_delay();
    DS3231_IIC_stop();
    return Data;
}

void DS3231_Read_time()//读取时间
{
    uchar i,tmp,tmp1,tmp2;         
    for(i=0;i<7;i++)
    {
            tmp = DS3231_IIC_single_byte_read(rtc_address[i]);
            tmp1 = tmp/16;
            tmp2 = tmp%16;
                TIME[i]=tmp1*10+tmp2;
    }  
}

void DS3231_write_time()//写入时间
{
    uchar i,tmp;
    for(i=0;i<8;i++)
    {      
        tmp=RTC_Data[i]/10;//BCD??
        RTC_Data1[i]=RTC_Data[i]%10;
        RTC_Data1[i]=RTC_Data1[i]+tmp*16;
    }
    for(i=0;i<7;i++)
    {
        DS3231_IIC_single_byte_write(rtc_address[i],RTC_Data1[i]);
    }
    DS3231_IIC_single_byte_write(0x0e,0x0c);
}

void DS3231_Init()//DS3231初始化函数
{
		uchar n;
    DS3231_IIC_SDA=1;
    DS3231_IIC_SCL=1;
    DS3231_IIC_single_byte_write(0x0e,0x0c);
		for (n=0; n<7; n++)//дÈë7¸ö×Ö½ÚµÄʱÖÓÐźţº·ÖÃëʱÈÕÔÂÖÜÄê
	{
		DS3231_IIC_single_byte_write(rtc_address[n],TIME[n]);	
	}
	DS3231_IIC_single_byte_write(0x8E,0x80);		 //´ò¿ªÐ´±£»¤¹¦ÄÜ
}
/**********************************************************************************





**********************************************************************************/
#ifndef __LCD_H_
#define __LCD_H_
/**********************************
当使用的是4位数据传输的时候定义，
使用8位取消这个定义
**********************************/
//#define LCD1602_4PINS

/**********************************
包含头文件
**********************************/
#include<reg51.h>

//---重定义关键词---//
#ifndef uchar
#define uchar unsigned char
#endif

#ifndef uint 
#define uint unsigned int
#endif

/**********************************
PIN口定义
**********************************/
#define LCD1602_DATAPINS P2
sbit LCD1602_E=P0^5;
sbit LCD1602_RW=P0^6;
sbit LCD1602_RS=P0^7;

/**********************************
函数声明
**********************************/
/*在51单片机12MHZ时钟下的延时函数*/
void Lcd1602_Delay1ms(uint c);   //误差 0us
/*LCD1602写入8位命令子函数*/
void LcdWriteCom(uchar com);
/*LCD1602写入8位数据子函数*/	
void LcdWriteData(uchar dat)	;
/*LCD1602初始化子程序*/		
void LcdInit();						  

#endif
/**********************************************************************************





**********************************************************************************/
#include"lcd.h"

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : Lcd1602_Delay1ms
* 函数功能		   : 延时函数，延时1ms
* 输    入         : c
* 输    出         : 无
* 说    名         : 该函数是在12MHZ晶振下，12分频单片机的延时。
*******************************************************************************/

void Lcd1602_Delay1ms(uint c)   //误差 0us
{
    uchar a,b;
	for (; c>0; c--)
	{
		 for (b=199;b>0;b--)
		 {
		  	for(a=1;a>0;a--);
		 }      
	}
    	
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : LcdWriteCom
* 函数功能		   : 向LCD写入一个字节的命令
* 输    入         : com
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
#ifndef 	LCD1602_4PINS	 //当没有定义这个LCD1602_4PINS时
void LcdWriteCom(uchar com)	  //写入命令
{
	LCD1602_E = 0;     //使能
	LCD1602_RS = 0;	   //选择发送命令
	LCD1602_RW = 0;	   //选择写入
	
	LCD1602_DATAPINS = com;     //放入命令
	Lcd1602_Delay1ms(1);		//等待数据稳定

	LCD1602_E = 1;	          //写入时序
	Lcd1602_Delay1ms(5);	  //保持时间
	LCD1602_E = 0;
}
#else 
void LcdWriteCom(uchar com)	  //写入命令
{
	LCD1602_E = 0;	 //使能清零
	LCD1602_RS = 0;	 //选择写入命令
	LCD1602_RW = 0;	 //选择写入

	LCD1602_DATAPINS = com;	//由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改
	Lcd1602_Delay1ms(1);

	LCD1602_E = 1;	 //写入时序
	Lcd1602_Delay1ms(5);
	LCD1602_E = 0;

//	Lcd1602_Delay1ms(1);
	LCD1602_DATAPINS = com << 4; //发送低四位
	Lcd1602_Delay1ms(1);

	LCD1602_E = 1;	 //写入时序
	Lcd1602_Delay1ms(5);
	LCD1602_E = 0;
}
#endif
/*******************************************************************************
* 函 数 名         : LcdWriteData
* 函数功能		   : 向LCD写入一个字节的数据
* 输    入         : dat
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/		   
#ifndef 	LCD1602_4PINS		   
void LcdWriteData(uchar dat)			//写入数据
{
	LCD1602_E = 0;	//使能清零
	LCD1602_RS = 1;	//选择输入数据
	LCD1602_RW = 0;	//选择写入

	LCD1602_DATAPINS = dat; //写入数据
	Lcd1602_Delay1ms(1);

	LCD1602_E = 1;   //写入时序
	Lcd1602_Delay1ms(5);   //保持时间
	LCD1602_E = 0;
}
#else
void LcdWriteData(uchar dat)			//写入数据
{
	LCD1602_E = 0;	  //使能清零
	LCD1602_RS = 1;	  //选择写入数据
	LCD1602_RW = 0;	  //选择写入

	LCD1602_DATAPINS = dat;	//由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改
	Lcd1602_Delay1ms(1);

	LCD1602_E = 1;	  //写入时序
	Lcd1602_Delay1ms(5);
	LCD1602_E = 0;

	LCD1602_DATAPINS = dat << 4; //写入低四位
	Lcd1602_Delay1ms(1);

	LCD1602_E = 1;	  //写入时序
	Lcd1602_Delay1ms(5);
	LCD1602_E = 0;
}
#endif
/*******************************************************************************
* 函 数 名       : LcdInit()
* 函数功能		 : 初始化LCD屏
* 输    入       : 无
* 输    出       : 无
*******************************************************************************/		   
#ifndef		LCD1602_4PINS
void LcdInit()						  //LCD初始化子程序
{
 	LcdWriteCom(0x38);  //开显示
	LcdWriteCom(0x0c);  //开显示不显示光标
	LcdWriteCom(0x06);  //写一个指针加1
	LcdWriteCom(0x01);  //清屏
	LcdWriteCom(0x80);  //设置数据指针起点
}
#else
void LcdInit()						  //LCD初始化子程序
{
	LcdWriteCom(0x32);	 //将8位总线转为4位总线
	LcdWriteCom(0x28);	 //在四位线下的初始化
	LcdWriteCom(0x0c);  //开显示不显示光标
	LcdWriteCom(0x06);  //写一个指针加1
	LcdWriteCom(0x01);  //清屏
	LcdWriteCom(0x80);  //设置数据指针起点
}
#endif

效果如下：

DS3231高精度时钟，LCD1602显示，QXmini151版本「建议收藏」

 

 

 

 

 

 

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