Arduino + LCD1602 + DS1302 实现时钟和定时器

2020年11月17日 Arduino 实验室 未分类 0

转自：@小五义

常常听到老妈在做饭时说“开锅15分钟后叫我一下”，为何不做个定时器，来提醒老妈呢？结合前面学习的知识，再加上1302时间模块，我决定自己做一个。

一、本次实验所需器材

1、Arduino UNO板

2、1602LCD 屏幕

3、DS1302实时时钟模块：DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM ，通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、周、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整。时钟操作可通过 AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式。DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：（1）RST 复位（2）I/O 数据线（3）SCLK串行时钟。

DS1302主要性能指标
★ 实时时钟具有能计算2100 年之前的秒、分、时、日、星期、月、年的能力，还有闰年调整的能力
★ 31 8 位暂存数据存储RAM
★ 串行 I/O 口方式使得管脚数量最少
★ 宽范围工作电压2.0 5.5V
★ 工作电流 2.0V 时,小于300nA
★ 读/写时钟或RAM 数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式
★ 8 脚DIP 封装或可选的8 脚SOIC 封装根据表面装配
★ 简单 3 线接口
★ 与 TTL 兼容Vcc=5V
★ 可选工业级温度范围-40 +85
★ 双电源管用于主电源和备份电源供应

接线方法（以本实验程序为例）
VCC→+5V/3.3V
GND→GND
CLK→5
DAT→3
RST→2

4、按钮开关一个：按钮开关在连接时，需要接一个1KΩ电阻做为下拉电阻。具体关于按钮的使用可参考（http://www.geek-workshop.com/forum.php?mod=viewthread&tid=74）

5、蜂鸣器一个

6、电阻：1KΩ电阻、10KΩ电阻

二、硬件连接方法

DS1602 的连接主要采用四位连接法。端口为12,11,9,8,7,6。DS1302 的连接方法上面已给出，另外按钮开关、蜂鸣器等的连接具体见下图。

三、程序代码

具体代码如下：

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// DS1302:  RST pin    -> Arduino Digital 2
//          DAT pin   -> Arduino Digital 3
//          CLK pin  -> Arduino Digital 5
#include <LiquidCrystal.h>
#include <DS1302.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 9, 8, 7, 6);
DS1302 rtc(2, 3, 5);
int j=0;//记录定时设定分钟数
int time=0;//remine the last time
int button=13;//13口控制按钮
boolean onoff= LOW; //记录按钮状态
boolean timefix=LOW;//记时器开关，LOW表示未定时，HIGH表示定时
unsigned long buttonHoldTime = 0;//按钮按下持续时间
int buttonStateOld;//按钮上一时刻状态
int buttonState;//按钮本时刻状态
 
void ting()//控制蜂鸣器发声
{
 
    int checkstate = digitalRead(button);
    for(int i=0;i<80;i++)//输出一个频率的声音
    {
      digitalWrite(10,HIGH);//发声音
      delay(1);//延时1ms
      digitalWrite(10,LOW);//不发声音
      delay(1);//延时ms
    }
    for(int i=0;i<100;i++)//输出另一个频率的声音,这里的100与前面的80一样，用来控制频率，可以自己调节
    {
      digitalWrite(10,HIGH);
      delay(2);
      digitalWrite(10,LOW);
      delay(2);
    }
}
 
void clockdate()//1602显示时间
{
        lcd.clear(); //清屏
        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print(rtc.getDateStr(FORMAT_LONG,FORMAT_BIGENDIAN, '-'));//从1302的库文件可以看出，这里有下面几种格式FORMAT_BIGENDIAN:2010-01-01;FORMAT_LITTLEENDIAN:01-01-2010
        lcd.setCursor(11,0);
        lcd.print(rtc.getDOWStr());
        lcd.setCursor(14,0);
        lcd.print("    ");
        lcd.setCursor(0, 1) ;
        lcd.print(rtc.getTimeStr());
}
 
void setup()
{
  lcd.begin(16, 2);  //初始化LCD
  pinMode(10,OUTPUT);//设置数字IO脚模式，OUTPUT为输出
  pinMode(button,INPUT);//设置引脚为输入模式
  // 设置时钟初始值
  rtc.halt(false);
  rtc.writeProtect(false);
 
  rtc.setDOW(SATURDAY);        // 设置星期
  rtc.setTime(22, 56,00);     //设置时间
  rtc.setDate(9, 11, 2013);   // 设置日期2013年11月9日
  rtc.writeProtect(true);
}
 
void loop()
{
  buttonState = digitalRead(button);
  delay(20);
  if (buttonState==HIGH && buttonStateOld==LOW)//按钮状态发生变化
  {
    buttonHoldTime = millis();//用millis()时间函数来记时，该函数最长记录时间为9小时22分，由于本程序最多记录60分钟，所以可以使用
    buttonStateOld =buttonState;
 
    if (onoff==HIGH)//当进入定时设置状态时
    {
          if (j>59)
          {
              j=0;
              timefix=LOW;
          }
          else
          {
              j=j+1;
              timefix=HIGH;
               
          }
          lcd.setCursor(11,0);
          lcd.print(j);
    }
  }
  else if (buttonState ==HIGH && buttonStateOld==HIGH)//判断按钮是否持续按下
  {
     if (millis()-buttonHoldTime>3000)//当按钮持续按下3秒种进入定时状态
     {
        buttonStateOld=LOW;
        if (onoff==LOW)//进入
        {
          j=0;
          timefix=LOW;
          lcd.clear(); //清屏
          lcd.setCursor(0,0);
          lcd.print("Fixed Time:");
          lcd.setCursor(11,0);
          lcd.print(j);
          lcd.setCursor(13,0);
          lcd.print("min");
           
          onoff=HIGH;
        }
        else//退出
        {
          clockdate();
  //        Serial.println(rtc.getTimeStr());
          buttonHoldTime = millis();
          onoff= LOW;
        }
     }
     else
     {
       buttonStateOld =buttonState;
     }
  }
  else
  {
    buttonStateOld =buttonState;
  }
 
   if (onoff==LOW)
   {
     clockdate();
   }
 
    if (timefix==HIGH && j>0 && onoff==LOW)
    {
      unsigned long delaytime=j*60000;//把分钟计算成秒
 
      if ((millis()-buttonHoldTime)>=delaytime )
      {
          do
          {
            buttonState = digitalRead(button);
            ting();
          }while (buttonState==LOW);//当按下按钮后，停止蜂鸣
          j=0;
      }
      else
      {
        clockdate();
      }
    }
 
  delay(1000);
}

这个代码中，初始时间是设定好的，即2013年11月9日22点56分，因此本程序没有加入时钟时间设定功能，也可以再加上几个按钮，加上时间调节功能。另外在判断按钮按下时间这里，本程序的方法自我感觉有时笨，但也没想出更好的方法，哪位有更好的方法，请给指导一下，谢谢。

四、实现效果

实现过程中，发现存在两个问题，一个是按钮不是很灵敏，另一个是最后再退出调时状态时，长按3秒，时间会增加1分钟。如原本设定12分钟，退出时长按3秒会依然会变成13分钟。

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