基于Arduino的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)

黃浩鵬 鄭譽(yù)煌

摘要：該文通過當(dāng)下流行的Arduino單片機(jī)設(shè)計(jì)了一套實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的方案，使用Proteus8.6進(jìn)行仿真和本身自帶的編程環(huán)境進(jìn)行Arduino程序編寫，從而實(shí)現(xiàn)帶有循環(huán)顯示和調(diào)時(shí)功能的電子時(shí)鐘。該文闡述了電子時(shí)鐘硬件中的時(shí)鐘模塊、復(fù)位模塊、按鍵模塊等，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，編程方面也采用同樣的思想進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：電子時(shí)鐘；Arduino；電路

中圖分類號(hào)：TP338 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）22-0282-02

1 背景

Proteus是當(dāng)今著名的EDA工具，包含了時(shí)下流行的Arduino單片機(jī)仿真功能，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)調(diào)試，為電子專業(yè)愛好者提供了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。該文提出了基于Arduino的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)方案，并在Proteus8.6里面仿真成功。

2 設(shè)計(jì)方案

如圖1所示，該文使用Arduino單片機(jī)進(jìn)行電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)，使用模塊化的方式組合成電子時(shí)鐘。

鍵盤電路如圖2所示。采用三個(gè)按鈕，分別實(shí)現(xiàn)光標(biāo)選擇、加和減的功能，三個(gè)按鍵分別與Arduino單片機(jī)的三個(gè)端口相連接，通過程序控制單片機(jī)判斷鍵是否按下，進(jìn)而將信號(hào)，輸出控制時(shí)間的變化。

顯示部分采用LCD1602。LCD1602不僅可以顯示數(shù)字，還能顯示字母符號(hào)等，最佳工作電壓為5V，耗能和成本也低。LCD1602與Arduino單片機(jī)連接如圖3所示。

3 控制原理

3.1 文件創(chuàng)建

該文使用Proteus8.6進(jìn)行仿真，程序編寫也是使用Proteus8.6進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試。在安裝Proteus8.6的前提下，使用該軟件新建一個(gè)Project，在創(chuàng)建Project firmware時(shí)選擇ARDUINO，如圖4所示。確定后，自動(dòng)產(chǎn)生Arduino最小系統(tǒng)仿真原理圖和程序框架文件，即可進(jìn)行編程。

3.2 程序流程

持續(xù)流程圖如圖5所示。由于使用到LCD液晶顯示屏，在程序的最開始需調(diào)用LCD1302顯示頭文件，該文件是Arduino程序中所包含的一個(gè)函數(shù)，用來定義LCD的接口。接下來敘述編程使用到的主要函數(shù)：

1）Setup函數(shù)：Setup函數(shù)作為首先執(zhí)行的函數(shù)，在每次運(yùn)行時(shí)只執(zhí)行一次。在此程序中，把Arduino單片機(jī)與按鍵電路相連接的三個(gè)端口初始化，LCD也進(jìn)行初始化。

2）FormatDisplay函數(shù)：此函數(shù)用于格式化輸出，通過lcd.print函數(shù)向LCD1602輸出指定格式的內(nèi)容。

3）time、Day、Month、Year、Week函數(shù)：分別根據(jù)實(shí)際年、月、日、周、時(shí)、分、秒的規(guī)律單獨(dú)編寫以上函數(shù)。

4）Display函數(shù)：調(diào)用time、Day、Month、Year、Week函數(shù)顯示時(shí)間、日期、星期。

5）DisplayCursor函數(shù)：此函數(shù)用于顯示光標(biāo)（一條下劃線）。

6）set函數(shù)：此函數(shù)中分別將time、Day、Month、Year、Week賦值為0，已達(dá)到初始化時(shí)間。

7）Set_Time函數(shù)：此函數(shù)用于實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)功能，使用if語句判斷add端和munis是否輸入低電平。即按下add鍵加一，按下munis鍵減一。

8）Set_Clock函數(shù)：此函數(shù)用于光標(biāo)位置的調(diào)節(jié)，運(yùn)用了if語句判斷選擇光標(biāo)移動(dòng)到哪一個(gè)位置，每按一次choose鍵，光標(biāo)分別從年、月、日、周、時(shí)、分、秒跳動(dòng)。

9）loop函數(shù)：在以上函數(shù)編寫好的基礎(chǔ)上，執(zhí)行l(wèi)oop函數(shù)，此函數(shù)相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)C語言中的main函數(shù)。在此函數(shù)中首先使用millis函數(shù)獲取單片機(jī)當(dāng)前運(yùn)行時(shí)間，再分別調(diào)用Display函數(shù)和Set_Clock函數(shù)。

4 結(jié)束語

經(jīng)過一段時(shí)間的仿真，達(dá)到了預(yù)期的目的，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)循環(huán)計(jì)時(shí)和調(diào)時(shí)的功能。該文的方法只需使用Proteus8.6軟件即可實(shí)現(xiàn)，需要在創(chuàng)建出的Arduino最小系統(tǒng)中添加時(shí)鐘電路、鍵盤電路、LCD顯示電路即可。相比使用廣泛的51系列單片機(jī)而言，并不需要使用DS1302時(shí)鐘電路，減少了這方面所花的時(shí)間。并且該文使用了Arduino封裝的大量函數(shù)，在編寫程序上也減少了不少時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】