控制组51单片机任务二

目录

 

一：任务内容

具体内容

二：整体分析

需要使用的硬件：

整体思路：

三：代码实现

（1）定时器扫描矩阵键盘

 （2）初始化DS1302，数码管显示时间

（3）调节模式

（4）时钟复位

（5）时间存储和读取

（6）串口发送数据

（7）蜂鸣器

1.按键九：蜂鸣器发出提示音

2.蜂鸣器整点报时

3.闹钟

总代码

四：实验现象

五：实验总结

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（1）通过矩阵按键输入调整时间

（2）使用 DS1302 计时

（3）通过数码管显示时间

（4）通过串口输出时间

（5）存储当前时间

1 、初始状态：初始状态下 DS1302 时间初始化为 12:00:00，数码管显示从 DS1302 获取的时间 其中“-”以 1s 为周期闪烁（指一段时间内亮灭各占一半，不是每隔 1 秒就闪一下下）

2 、调节模式：按下矩阵键盘中的 S4 进入调节模式 按键功能： 其中 S1 对小时进行加，S5 对小时进行减 S2 对分钟进行加，S6 对分钟进行减 S3 对秒进行 加，S7 对秒进行减；当调整某一位时，该位数字以 500ms 为周期闪烁，其余位保持不动（闪烁说明同上）

  例如：当按下 S1 或者 S5 时，小时位闪烁，并且能够通过 S1 或者 S5 对该位数值进行调整； 之后当按下 S2 或者 S6 时，小时位停止闪烁，同时分钟位开始闪烁，并且能够通过 S2 或者 S6 对该位数值进行调整。

3、计时模式

按下矩阵键盘中的 S8 进入计时模式，按下 S8 时首先要将 DS1302 的时间设置为调节模式中调整的时间，然后切换到计时模式 该 模式下显示从 DS1302 中获取的时间（其实就是调节完之后的确定键）

4.其他要求

（1）任务中的所有闪烁要求用定时器实现（10 分） （2）时间的调整要注意边界（5 分） （3）按键不能影响程序的正常运行（可以简单理解为当按键按下的时候，数码管还可以正 常显示）（15 分） （4）当 S13 按下时按键按下，时钟复位到 12:00:00（10 分） （5）当按键 S14 按下时，存储当前时间（要求：当单片机重新上电时仍能够读取），当按 下 S15 时，显示上一次存储的时间（25 分） （6）当 S16 按下时，通过串口发送当前时间（25 分） （7）发挥你的创意，加入自定义功能（如使用蜂鸣器作为闹钟等）（50 分）

本次任务内容的本质是调配一个功能稍微全面一点的时钟，仅此而已。

（1）DS1302时钟芯片：作为时间的来源，为数码管显示的内容

（2）定时器：通过定时器来实现数码管的闪烁等

（3）矩阵键盘：通过矩阵键盘来切换模式

（4）数码管：显示时间

（5）AT24C20，I2C总线：用来储存数据，掉电不丢失

（6）UART：通过串口向电脑发送时间数据

（7）蜂鸣器：实现闹钟等功能（我自己加的）

（1）改造之前的矩阵键盘扫描程序，并使用定时器让单片机每隔20ms扫描一次矩阵键盘按键情况

（2）初始化DS1302，定义一个数组储存时间数据，然后让数码管显示

（3）分别对“时分秒”还有“-”定义一个闪烁标识位，方便闪烁

（4）先编写调节模式，当S4按下时，进入调节模式，此时数码管不闪烁，接下来每次按下S4“时分秒”会依次闪烁，按下S8退出调节模式

（5）时钟复位，按下S13，直接修改DS1302内的值实现时钟复位

（6）初始化AT24C20之后按下S14写入当前数据，按下S15读出并显示之前写入的数据，这里也是通过直接修改DS1302内的值实现

（7）初始化串口之后按下S16直接向电脑输入此时DS1302内的值

（8）按下S9，蜂鸣器响一下，通过快速变换蜂鸣器IO口的电平实现

（9）按下S10，进入准点报时模式，通过定时器实现

（10）按下S11，进入闹钟模式，当达到指定时间后直接让蜂鸣器响起来就行

先调一下定时器

矩阵键盘扫描代码： 

函数 MatrixKey_GetState()获取扫描时刻的按键情况

函数MatrixKey_Loop(void)通过20ms前的按键情况与现在的按键情况进行对比，来判断按键是否已经按下并且松开，也就是说，如果一直按着不放，是不会调用按键对应功能的。

数码管初始化：

写一个函数表示数码管显示：

由于DS1302中的数据（时分秒）都是一位或者两位，而数码管一直显示两位数据，所以需要先把DS1302中数据的每一位取出来，于是写了一个TimeSplit(void)函数，数组DS1302_Time[]储存着当前的时间数据，让它分别对10取整或取余即可获得十位和个位。

接着TimeShow(void)函数判断完闪烁标识位之后在数码管显示时间，所有闪烁均由定时器实现.

TimeSplit(void)函数一开始我是放在主循环while（1）{}里面的，但是这样的话每循环一次就要调用一次函数，误差会很大，所以把它放在定时器里面和闪烁标识位放在一起，每半秒才调用一次，误差会小很多

首先要获取当前矩阵键盘键码值：

一开始我是把MatrixKeyNum=MatrixKey();这句放在while（1）{}开头，但这样似乎导致数码管卡住，所以我把它放在TimeShow（）后面

定义变量Fix用来判断是否进入调节模式以及调节的是哪一位

对应闪烁标识位通过取反，再由TimeShow（）函数判断是否闪烁

接下来是每一位的调节函数：

每按一下对应按键，DS1302内对应的值就会相应地改变，再通过DS1302_WriteByte（）函数和TimeShow（）函数数码管显示出来的值就会相应地改变

最后根据Fix的值选择对应的调节函数

退出调节模式：将标识位置0即可

也就是所谓的“确定”键.

别忘了将时分秒的闪烁标识位置0，这样就不会闪了

很简单，直接将DS1302的值改成初始值即可

这就需要储存器AT24C02和I2C总线的帮助了。

初始化：【中文注释搬不上来，就当大家都会了（】

   先是I2C总线的初始化

  然后是AT24C02的初始化

当按键14按下时，储存当前时间：

i是专门给for循环用的，有事先声明

然后就是数据读出了：

还是和之前一样，直接修改DS1302的值即可显示上次记录的时间

串口初始化后调用相应函数即可，但是STC-ISP那里不能显示十进制的数字，只能显示十六进制数字，凑合着看吧

就按下之后，蜂鸣器响一下，拿来凑数的（bushi

先写一个蜂鸣器自定义发声时长函数：

当按键9按下时，蜂鸣器发出提示音

比如刚到12点时，蜂鸣器响12下，说明到12点了

这里我又弄了个定时器1，全放定时器0看的有点乱

当按键10按下时，整点报时标识位置1，每次循环调用报时函数baoshi（），如果分钟和秒钟都是0，说明已经到整点了，此时启动定时器1，每隔一秒中断一次，每次蜂鸣器响一下，一共向DS1302_Time[0]下，然后关闭定时器1.

设定为11：45：14是启动闹钟

闹钟标识位是用来判断闹钟是否被调用

闹钟启动标识位是用来判断被调用的闹钟此时该不该响

逐级判断是为了减少主循环循环一次的时间。

按键12按下，关闭闹钟，只是不响而已

（已经模块化的代码并没有写在上面） 

内容好多啊，这里就不展示了

本次任务使用了单片机内部的许多硬件，让我对时钟以及定时器等的原理有了更深入的理解，同时在实际操作的过程中也让我发现了自己的许多不足。

目前还有一些问题尚未得到解决：

（1）在代码没改的前提下，单片机重新上电时数码管会显示异常：比如显示“00-63-00”或“92-00-00”，目前仍不清楚是什么原因，但是重启一下又恢复正常了

（2）在代码没改的前提下，单片机重新上电时数码管会显示异常2.0：一开始显示“12-00-00”，但它会先卡一会，然后才会变化

（3）显示不准确：由于定时器，中断等各种原因，数码管每次变化的时差并不是严格的1s

（4）问题1，2都可以通过多运行几次解决