基于51单片机的电子时钟设计

功能介绍

1、从DS1302中读取时间显示

2、一共4个按键，按键1按下进入修改时间模式，再按下切换修改的时间变量，这个时候第2和3个按键就是修改时间变量的按键，修改完毕后，点击按键4确认修改

3、不是修改模式下，按下按键2，可以切换时间和日期的显示

4、修改模式下，对应修改的时间变量会闪烁

软件平台及代码开源

仿真软件：Proteus 8.9

代码编写：Keil5

百度网盘链接： 链接：https://pan.baidu.com/s/1RP_8MkZIqHt7WFPc6na3sQ 提取码：y2fn

Gitee链接： 51单片机项目学习: 这个仓库拿来保存一些51单片机项目学习 (gitee.com)

仿真硬件选型

DS1302获取当前时间，8位共阴极数码管，74HC138作位选，74HC573作段选，4个按键。

代码编写

整体设计思路

从DS1302中读取出当前时间显示，在修改时间的时候，先把当前时间存入一篇缓存中，然后修改缓存中的数据，等到修改完毕后，再把缓存中的数据写入DS1302中。

软件代码设计

数码管显示

数码管的显示将放置在一个5ms的定时器中实现，每隔5ms，换一个显示的位次，通过74HC138的编码来达到显示位的改变。segCode就是存放的数码管段码，缓存，segBuff的实际值为多少，就是谁的段码，如果值为10，我设置的segCode为0x00，即为不显示。

void SegShow()
{
    static u8 segSelectCount = 0;//位选变量

    segSelectCount ++;
    if(segSelectCount > 7)
        segSelectCount = 0;

    SEG = 0x00;//消隐
    switch (segSelectCount)
    {
        case 0: HCC = 0;HCB = 0;HCA = 0;SEG = segCode[segBuff[0]];break;
        case 1: HCC = 0;HCB = 0;HCA = 1;SEG = segCode[segBuff[1]];break;
        case 2: HCC = 0;HCB = 1;HCA = 0;SEG = 0x40               ;break;
        case 3: HCC = 0;HCB = 1;HCA = 1;SEG = segCode[segBuff[2]];break;
        case 4: HCC = 1;HCB = 0;HCA = 0;SEG = segCode[segBuff[3]];break;
        case 5: HCC = 1;HCB = 0;HCA = 1;SEG = 0x40               ;break;
        case 6: HCC = 1;HCB = 1;HCA = 0;SEG = segCode[segBuff[4]];break;
        case 7: HCC = 1;HCB = 1;HCA = 1;SEG = segCode[segBuff[5]];break;
        default:HCC = 0;HCB = 0;HCA = 0;SEG = segCode[segBuff[0]];break;
    }
}

DS1302中数据的处理

往DS1302寄存器中写值

void ds1302write(u8 addre,u8 dat)
{
    u8 i;
    RST=0;
    _nop_();
    SCK=0;
    _nop_();
    RST=1;
    _nop_();
    for (i=0;i<8;i++)
    {
        IO=addre&0x01;
        addre>>=1;
        SCK=1;
        _nop_();
        SCK=0;
        _nop_();
    }
    for (i=0;i<8;i++)
    {
        IO=dat&0x01;
        dat>>=1;
        SCK=1;
        _nop_();
        SCK=0;
        _nop_();
    }
    RST=0;
}

从DS1302中读值

u8 ds1302read(u8 addre)
{
    u8 i,dat1,dat;
    RST=0;
    _nop_();
    SCK=0;
    _nop_();
    RST=1;
    _nop_();
    for (i=0;i<8;i++)
    {
        IO=addre&0x01;
        addre>>=1;
        SCK=1;
        _nop_();
        SCK=0;
        _nop_();
    }
    _nop_();
    for (i=0;i<8;i++)
    {
        dat1=IO;
        dat=(dat>>1)|(dat1<<7);
        SCK=1;
        _nop_();
        SCK=0;
        _nop_();
    }
    RST=0;
    _nop_();
    SCK=1;
    _nop_();
    IO=1;
    _nop_();
    IO=0;
    _nop_();
    return dat;
}

DS1302的初始化，如果在文件开头定义的FIRST_WRITE的值为1，那么在初始化的时候就会往DS1302中写入time[]中设置的时间，在第一次写入可以将这块代码打开，后面就可以关闭。

void ds1302init()
{
#if FIRST_WRITE == 1
    u8 i;
    ds1302write(0x8e,0x00);
    for (i=0;i<7;i++)
    {
        ds1302write(writeaddre[i],time[i]);
    }
    ds1302write(0x8e,0x80);
#endif
}

DS1302读取时间,将数据从DS1302寄存器中读取出来，然后再做一个BCD码转10进制的转换。

void ds1302readtime()
{
    u8 i;
    for (i=0;i<7;i++)
    {
        time[i]=ds1302read(readaddre[i]);
    }
    second = (time[0]/16)*10+(time[0]&0x0f);
    minute = (time[1]/16)*10+(time[1]&0x0f);
    hour   = (time[2]/16)*10+(time[2]&0x0f);
    day    = (time[3]/16)*10+(time[3]&0x0f);
    month  = (time[4]/16)*10+(time[4]&0x0f);
    week   = (time[5]/16)*10+(time[5]&0x0f);
    year   = (time[6]/16)*10+(time[6]&0x0f);
}

DS1302写入时间，将要写入的变量先做10进制转BCD码，然后写入相应的寄存器。

void ds1302writetime()
{
    u8 i;
    ds1302write(0x8e,0x00);
    time[0] = (((secondTemp/10)<<4) + (secondTemp%10));
    time[1] = (((minuteTemp/10)<<4) + (minuteTemp%10));
    time[2] = (((hourTemp/10)<<4)   + (hourTemp%10));
    time[3] = (((dayTemp/10)<<4)    + (dayTemp%10));
    time[4] = (((monthTemp/10)<<4)  + (monthTemp%10));
    time[5] = (((weekTemp/10)<<4)   + (weekTemp%10));
    time[6] = (((yearTemp/10)<<4)   + (yearTemp%10));

    for (i=0;i<7;i++)
    {
        ds1302write(writeaddre[i],time[i]);
    }
    ds1302write(0x8e,0x80);
}

按键扫描

按键扫描参考正点原子的写法，但是我的延时不是按照他的用delay延时，而是使用的定时器延时，这样的好处是延时时不占用CPU资源。

void KeyScan(u8 mode)
{
    static int keyCount = 0;
    static int keyState = 0;
    if(mode == 1) keyState=0;
    if (keyState == 0 && (KEY0 == 0||KEY1 == 0||KEY2 == 0||KEY3 == 0))
    {
        keyCount++;
        if(keyCount>2)
        {
            keyState = 1;
            keyCount=0;
            if(KEY0 == 0) isKey0 = 1;
            else if(KEY1 == 0) isKey1 = 1;
            else if(KEY2 == 0) isKey2 = 1;
            else if(KEY3 == 0) isKey3 = 1;
        }
    } else if (KEY0 == 1 && KEY1 == 1 && KEY2 == 1 && KEY3 == 1)
    {
        keyState = 0;
    }
}

根据显示模式修改显示变量

根据显示状态变量，修改现在的显示变量

void SegBuffChange()
{
    if(showMode == 0)
    {
        segBuff[5] = second%10;
        segBuff[4] = second/10;
        segBuff[3] = minute%10;
        segBuff[2] = minute/10;
        segBuff[1] = hour%10;
        segBuff[0] = hour/10;
    }else if(showMode == 1)
    {
        segBuff[5] = day%10;
        segBuff[4] = day/10;
        segBuff[3] = month%10;
        segBuff[2] = month/10;
        segBuff[1] = year%10;
        segBuff[0] = year/10;
    }else if(showMode == 2)
    {
        segBuff[5] = secondTemp%10;
        segBuff[4] = secondTemp/10;
        segBuff[3] = minuteTemp%10;
        segBuff[2] = minuteTemp/10;
        segBuff[1] = hourTemp%10;
        segBuff[0] = hourTemp/10;
    }else if(showMode == 3)
    {
        segBuff[5] = dayTemp%10;
        segBuff[4] = dayTemp/10;
        segBuff[3] = monthTemp%10;
        segBuff[2] = monthTemp/10;
        segBuff[1] = yearTemp%10;
        segBuff[0] = yearTemp/10;
    }
}

闪烁函数

在按键修改模式下，将闪烁状态值置1，由于该函数放置在segBuff修改的后面，所以在实际显示前，会以这里改变的为实际显示，就可以达到一个闪烁的效果。

void dataBlink()
{
    static u8  blinkCount = 0;
    static bit blinkState = 0;
    if(changeOrNormalState == 1)//在按键修改模式下
    {
        blinkCount++;
        if(blinkCount == 80)//每隔80*5 闪烁状态值转换
        {
            blinkState = !blinkState;
            blinkCount = 0;
        }
    }else
    {
        blinkState = 0;
    }
    if(blinkState == 1)//假如闪烁状态值为1，该位次变量数码管不显示，我在seg.c中有定义，10就是不显示
    {
        segBuff[(2-changeCount%3)*2+1] = 10;
        segBuff[(2-changeCount%3)*2]   = 10;
    }
}

按键执行函数

按键按下后的执行函数,可以看代码注释

void ClockChangeFunction()
{
    if(isKey0 == 1)
    {
        isKey0 = 0;
        if(changeCount == 0 && changeOrNormalState == 0)//修改的位选为0，即为秒，同时显示状态为正常显示状态下
        {
            changeOrNormalState = 1;//显示状态改为修改时间模式
            DataTempGet();//获取修改前的时间变量值
            showMode = 2;//显示模式为显示修改时间下的时分秒
        }else if(changeOrNormalState == 1)//假如为显示模式
        {
            changeCount++;//按键按下位次++
            if(changeCount > 5)
                changeCount = 0;
            if(changeCount > 2)//时分秒是0、1、2，大于2就要换成年月日显示
                showMode = 3;//显示模式为显示修改时间下的年月日
            else
                showMode = 2;
        }
    }else if(isKey1 == 1)
    {
        isKey1 = 0;
        if(changeOrNormalState == 1)//显示状态为修改时间模式
        {
            dataAdd();//对应位次时间变量增加
        }else //正常显示模式
        {
            if(showMode == 0)//切换时间和日期的显示
                showMode = 1;
            else if(showMode == 1)
                showMode = 0;
        }
    }else if(isKey2 == 1)
    {
        isKey2 = 0;
        if(changeOrNormalState == 1)//和增加一样
        {
            dataSub();
        }
    }else if(isKey3 == 1)
    {
        isKey3 = 0;
        if(changeOrNormalState == 1)//在修改模式下按下
        {
            changeOrNormalState = 0;//变为正常显示模式
            ds1302writetime();//写入修改后的时间
            showMode = 0;//显示模式为时分秒
            changeCount = 0;//修改位次归零
        }
    }
}

时间变量增加函数

这部分代码，在按键执行函数中执行，但是由于 这一部分太多，所以将其封装函数,主要是拿来改变时间变量。主要是有个平闰年的处理，其他都比较正常。

void dataAdd()
{
    if(changeCount == 0)
    {
        secondTemp ++;
        if(secondTemp > 59)
            secondTemp = 0;
    }else if(changeCount == 1)
    {
        minuteTemp ++;
        if(minuteTemp > 59)
            minuteTemp = 0;
    }else if(changeCount == 2)
    {
        hourTemp ++;
        if(hourTemp > 23)
            hourTemp = 0;
    }else if(changeCount == 3)
    {
        dayTemp ++;
        if(monthTemp == 1 || monthTemp == 3 || monthTemp == 5 || monthTemp == 7 || monthTemp == 8 || monthTemp == 10 || monthTemp == 12)
        {
            if(dayTemp > 31)
                dayTemp = 1;
        }else if(monthTemp == 3 || monthTemp == 6 || monthTemp == 9 || monthTemp == 11)
        {
            if(dayTemp > 30)
                dayTemp = 1;
        }else if(monthTemp == 2)
        {
            if((2000+year)%400==0)
            {
                if(dayTemp > 29)
                    dayTemp = 1;
            }
            else
            {
                if((2000+year)%4==0&&(2000+year)%100!=0)
                {
                    if(dayTemp > 29)
                        dayTemp = 1;
                }else
                {
                    if(dayTemp > 28)
                        dayTemp = 1;
                }
            }
        }
    }else if(changeCount == 4)
    {
        monthTemp ++;
        if(monthTemp > 12)
            monthTemp = 1;
    }else if(changeCount == 5)
    {
        yearTemp ++;
        if(yearTemp > 99)
            yearTemp = 0;
    }
}

总结

这个设计功能比较简单，也许有些地方也有一些小BUG，但是我目前没有发现，如果有人发现，欢迎交流。