弄了个四位带冒号和小数点的数码管，想着快到1000天纪念日了，于是准备弄个计日的小东西，由于自己DIY的比较丑，就网上淘了一个，但是网上的不符合要求呢，没事，反正网上八成用的是51单片机，基本都可以在线编程了，所以买个回来复原下电路，然后自己在写程序呗。
找了个全白一体的模块，电路印刷也比较整齐的，显示效果如图：
图1 数码管显示效果图
图2 模块电路板
由于电路是双面印刷，为保险起见，还是解焊了数码管，用万用表把电路测试一遍，确保恢复的是正确的电路。主控芯片是STC15LE，sop8封装，数码管驱动芯片是TM1650，sop16封装，时钟是DS3231模块，带有16个八位寄存器，也是sop16封装，数码管是八段4位的，第二位小数点被替换成了冒号。
图3 数码管背面
手动画出的电路复原图，还比较简单，毕竟就是个时钟和显示功能，并不复杂。然后开始写程序。
图4 模块电路板背面
图5 手画电路图
图6 电路图草稿:)
先到官网上找到TM1650的芯片资料：
TM1650是一种带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用IC
特性说明：
- 两种显示模式（ 8段×4 位 和 7 段×4 位）
- 支持单个按键7x4bit(28个按键)和组合按键（ 4个）
- 8级亮度可调
- 段驱动电流大于25mA,位驱动电流大于150mA
- 高速2线串行接口（ CLK,DAT）
- 振荡方式：内置RC振荡
- 内置上电复位电路
- 内置数据锁存电路
- 支持3-5.5V电源电压
- 抗干扰能力强
重点是引脚定义：
图7 TM1650引脚定义
图8 引脚定义
官网也有例程，其实用起来很简单，用TM1650可以很方便的驱动四位数码管，例：
先定义不同的字节对应的显示状态：
uchar CODE[] = {0xFC,0x84,0xBA,0xAE,0xC6,0x6E,0x7E,0xA4,0xFE,0xEE,0x00};//0-9,全灭状态
显示：
TM1650_Set(0x68, CODE[0]); //第一位显示0，第2、3、4位依次为0x6A、0x6C、0x6E TM1650_Set(0x48,0x21); //设置亮度，亮度从低到高依次为
TM1650的显示内容、亮度状态设置和获取都是通过访问设置寄存器实现的，具体就是通过I2C总线发送地址、数据，所以看看文档里关于寄存器的定义就可以实现，而TM1650的扫描按键功能通过I2C总线发送0x49命令获取，根据I2C总线发回的值判断按下的键，同时要注意，当按揭释放后，第6bit会变为0，据此判断按键释放。
key = Scan_Key();
if(key==0x47) //key set
{
……//do something here
while(Scan_Key()==0x47);
}
DS3231也是I2C总线的，网上资料非常多，这里不复述，引用封装好的函数，可以很方便的完成时间获取、设置和寄存器的访问、设置。本程序中除了用DS3231获取设置时间，还利用DS3231产生的1HZ方波对51引发外部中断，完成调整时的冒号闪烁功能以及显示内容切换（主要在月-日显示与年-周显示之间切换）。外部中断函数如下：
void int2() interrupt 10 //DS3231输出1HZ方波，下降沿更新
{
//display time now, flash colon
if(dspmode == 0){
sec=!sec; //sec标识冒号的显示与隐藏，实现闪烁
}
//when adjust date
else if(dspmode == 1){
secMode++;
secMode%=8; //secMode标示显示子模式
}
//display date now
else if(dspmode == 2){
}
AutoLight(); //根据当前小时信息进行时钟亮度调整
}
由于模块自带只有两个按键，所以设计功能逻辑的时候还毕竟麻烦，主函数里一堆switch—case，先根据dspmode变量判断显示模式，然后根据setmode判断调整模式，当setmode为0时为该显示模式下的正常显示状态，即不进行调整，当该模式下检测到set按键则跳转到对应的设置状态，当调整模式为0时检测到按键为add，则跳转到不同的显示模式，而除此以外的调整模式下按键add为调整状态。主要涉及时间、日期、年、星期、积日的显示和设定，因而逻辑毕竟繁杂，但是不难。伪代码如下：
switch(dspmode){
case 0://时：分模式
switch(setmode){
case 0:
//显示模式
case 1:
//调整小时
case 2:
//调整分
case 3:
//调整秒
}
break;
case 1: //月：日----年-星期模式
switch(setmode){
case 0:
//显示模式
case 1:
//调整年份
case 2:
//调整月份
case 3:
//调整日期
case 2:
//调整星期
}
break;
case 2://日期计数模式
//显示当前日期累计值
break;
}
51单片机内置时钟中断，当调整模式时闪烁调整位，代码如下：
void timer0() interrupt 1
{
uchar flag;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
flag++;
if(flag==5)
{
flag=0;
flash=!flash;
}
}
通过flag标示闪烁与否，闪烁速度比DS3231输出中断快以示区别。
代码总览(代码参考：http://www.pudn.com/Download/item/id/2881058.html)，因为STC15LE程序存储空间只有4kb，而程序一度达到4080字节，因而主函数用了整个大的switch-case语句，毕竟重用部分少没有另设函数，所以代码看起来没那么清晰。
//#include <15f104.h>
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#include"ds3231.h"
#include"tm1650.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sfr INT_CLKO = 0x8f; //外部中断与时钟输出控制寄存器
sfr IE2 = 0xaf; //中断使能寄存器2
sfr T2H = 0xD6; //定时器2高8位
sfr T2L = 0xD7; //定时器2低8位
uint beginYear=2014;
uchar beginMonth=6;
uchar beginDate=7;
uint year,day;
uchar i, setmode,flash,dspmode;
uchar month,date,dayofweek;
uchar hour,minute; //显示缓冲
uchar second;
uchar secMode;
uchar CODE[] = {0xFC,0x84,0xBA,0xAE,0xC6,0x6E,0x7E,0xA4,0xFE,0xEE,0x00};//0-9,全灭
bit sec;//1HZ秒点闪烁
//延时
void delaySt(){
uint j;
uchar k;
for(k=0;k<10;k++){
for(j=0;j<12000;j++){
_nop_();
}
}
}
//从DS3231获取当前日期
void GetDateNow()
{
uchar dstmp,dstmp2,dstmp3;
dstmp = ReadDS3231(RTC_YR_REG_ADDR);
dstmp2 = ReadDS3231(RTC_MON_REG_ADDR);
dstmp3 = ReadDS3231(RTC_DAY_REG_ADDR)-1;
year = dstmp/16*10 + dstmp%16 + ((dstmp2 & 0x80) ? 2000 : 1900);
month = dstmp2&0x7F;
date = ReadDS3231(RTC_DATE_REG_ADDR);
hour = ReadDS3231(RTC_HR_REG_ADDR);
dayofweek = dstmp3?dstmp3:7;
}
//从DS3231获取当前时间
void GetTimeNow()
{
hour = ReadDS3231(RTC_HR_REG_ADDR);
minute = ReadDS3231(RTC_MIN_REG_ADDR);
}
//判断是否闰年
bit RunYear(uint yearc){
return (yearc%400==0||(yearc%100!=0&&yearc%4==0))?1:0;
}
//返回当月天数
uchar DayInMonth(uint yearc,uchar monthc){
int day[12]={31,28,31,30, 31,30,31,31, 30,31,30,31};
if(monthc==2){
return RunYear(yearc)?29:28;
}else{
return day[monthc-1];
}
}
//计算当年天数
uint DaysInYear(uint yearc,uchar monthc,uchar datec){
uint daytmp = 0;
for(i=1;i<monthc;i++){
daytmp += DayInMonth(yearc,i);
}
return daytmp + datec;
}
//计算从开始日期到现在天数
void CalDay(){
uint daytmp;
uint i;
uint beginDays;
uint lastDays;
daytmp = 0;
GetDateNow();
beginDays = DaysInYear(beginYear,beginMonth,beginDate);
lastDays = DaysInYear(year,month/16*10+month%16,date/16*10+date%16);
for(i = beginYear;i<year;i++){
daytmp += RunYear(year)?366:365;
}
day = daytmp + lastDays - beginDays + 1;
}
//显示年
void display_year(){
TM1650_Set(0x68, CODE[year/1000]);
TM1650_Set(0x6A, CODE[year/100%10]);
TM1650_Set(0x6C, CODE[year/10%10]);
TM1650_Set(0x6E, CODE[year%10]);
}
//显示日期
void display_date()
{
uchar dsptmp ;
if(secMode<5){//month-date
if(month/16) {
dsptmp = CODE[month/16];
TM1650_Set(0x68,dsptmp );
} else {
dsptmp = 0x00;
TM1650_Set(0x68,dsptmp);
}
TM1650_Set(0x6A, CODE[month%16]+1);
TM1650_Set(0x6C, CODE[date/16]);
TM1650_Set(0x6E, CODE[date%16]);
}else{//year-dayofweek
if(year>=10) {
dsptmp = CODE[year/10%10];
TM1650_Set(0x68,dsptmp);
} else {
dsptmp = 0x00;
TM1650_Set(0x68,dsptmp);
}
TM1650_Set(0x6A, CODE[year%10]);
TM1650_Set(0x6C, 0x02); //0x02--the center short line
TM1650_Set(0x6E, CODE[dayofweek]);
}
}
//显示天数计数
void display_day()
{
CalDay();
if(day/1000)TM1650_Set(0x68, CODE[day/1000]);else TM1650_Set(0x68, 0x00);
if(day>=100)TM1650_Set(0x6A, CODE[day/100%10]);else TM1650_Set(0x6A, 0x00);
if(day>=10)TM1650_Set(0x6C, CODE[day/10%10]);else TM1650_Set(0x6C,0x00);
TM1650_Set(0x6E, CODE[day%10]);
}
//根据当前时间调整亮度
void AutoLight(){ //auto set the light level of module
if((hour>=0x19)||(hour<7))
TM1650_Set(0x48,0x21);
else
TM1650_Set(0x48,0x51);
}
//显示时间
void display_time()
{
if(hour/16)TM1650_Set(0x68, CODE[hour/16]);else TM1650_Set(0x68, 0x00);
TM1650_Set(0x6A, CODE[hour%16]+(sec?1:0));
TM1650_Set(0x6C, CODE[minute/16]);
TM1650_Set(0x6E, CODE[minute%16]);
}
//初始化单片机定时器
void Timer_init() //定时器，用于调整时间时数码管的闪烁
{
TMOD=0X01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
TR0=0;
ET0=1;
INT_CLKO=0x10;//开启外部中断2，下降沿触发
IE2 |= 0x04;
EA=1;
}
//从ds3231读取初始化信息
void DS3232_init()
{
uchar modetmp = ReadDS3231(MODE_REG_ADDR);
if(modetmp==0)
{
//bcd8421
WriteDS3231(RTC_SEC_REG_ADDR,0x00); //second
WriteDS3231(RTC_MIN_REG_ADDR,0x11); //minute
WriteDS3231(RTC_HR_REG_ADDR,0x20); //hour
WriteDS3231(RTC_YR_REG_ADDR,0x17);//year
WriteDS3231(RTC_MON_REG_ADDR,0x82);//month ,&0x08==cent
WriteDS3231(RTC_DAY_REG_ADDR,0x02);//day of week
WriteDS3231(RTC_DATE_REG_ADDR,0x13);//date
WriteDS3231(MODE_REG_ADDR,0x11);// 用闹钟寄存器判断是否掉电
//hex, default is 2014.6.7
WriteDS3231(BEGIN_YR_REG_ADDR,0x0E);//beginyear
WriteDS3231(BEGIN_MON_REG_ADDR,0x86);//beginmonth
WriteDS3231(BEGIN_DATE_REG_ADDR,0x07);//begindate
}
else{
dspmode = modetmp >>4 -1;
setmode = modetmp % 16 -1;
}
}
void main()
{
uchar temp;
uchar dstmp;
uchar numtmp;
uchar dayInMontmp;
uchar yearAdj;//int month-date,year-day mode ,the adjust bit of year
uchar key;
Timer_init();
TM1650_Set(0x48,0x51);//初始化为6级灰度，开显示
DS3232_init(); // DS3231掉电时初始化一下
WriteDS3231(RTC_CTL_REG_ADDR,0x00); //设置INT位为1HZ方波输出
while(1)
{
delaySt();
AutoLight();
switch(dspmode){
case 0: //hour--minute mode**************************
GetTimeNow();
key = Scan_Key();
if(key==0x47) //key set
{
setmode++;
setmode %= 4;
while(Scan_Key()==0x47);//if key be released, its 6th bit turn to 0 ,thus its 0x07
}
switch (setmode)
{
case 0: //GetTimeNow adjust hour:minute
{
INT_CLKO=0x10;
TR0=0;//adjust flash disable
if(key==0x77) //key add
{
while(Scan_Key()==0x77); //if key be released, its 6th bit turn to 0 ,thus its 0x37
dspmode = 1;
setmode = 0;
secMode = 0;
}
break;
}
case 1: //hour adjust
{
INT_CLKO=0x00;
sec=1;
TR0=1;
minute = ReadDS3231(RTC_MIN_REG_ADDR);
if(key==0x77)
{
while(Scan_Key()==0x77);
temp=ReadDS3231(RTC_HR_REG_ADDR);
temp=(temp>>4)*10 + (temp & 0x0F);
temp++;
temp %= 24;
temp = ((temp/10)<<4)|(temp%10);
WriteDS3231(RTC_HR_REG_ADDR,temp);
}
if(flash) hour = ReadDS3231(RTC_HR_REG_ADDR);
else hour = 0xaa;
break;
}
case 2: //minute adjust
{
INT_CLKO=0x00;
sec=1;
TR0=1;
hour = ReadDS3231(RTC_HR_REG_ADDR);
if(key==0x77)
{
while(Scan_Key()==0x77);
temp=ReadDS3231(RTC_MIN_REG_ADDR);
temp=((temp>>4)*10)+(temp&0x0f);
temp++;
temp %= 60;
temp = ((temp/10)<<4)|(temp%10);
WriteDS3231(RTC_MIN_REG_ADDR,temp);
}
if(flash) minute = ReadDS3231(RTC_MIN_REG_ADDR);
else minute = 0xaa;
break;
}
case 3: //second adjust
{
INT_CLKO=0x00;
sec=1;
TR0=0;
hour= 0xaa;
if(key==0x77)
{
while(Scan_Key()==0x77);
WriteDS3231(RTC_SEC_REG_ADDR,0x00);
}
minute = ReadDS3231(RTC_SEC_REG_ADDR);
break;
}
default:
break;
}
display_time();
break;
case 1: //month--date ;;; year-dayofweek mode***************************
GetDateNow();
key = Scan_Key();
if(key==0x47) //key set
{
setmode++;
setmode %= 5;
while(Scan_Key()==0x47);//if key be released, its 6th bit turn to 0 ,thus its 0x07
}
switch (setmode)
{
case 0: //display
INT_CLKO=0x10;
TR0=0;
if(key==0x77) //key add
{
while(Scan_Key()==0x77); //if key be released, its 6th bit turn to 0 ,thus its 0x37
dspmode = 2;
setmode = 0;
}
display_date();
break;
case 1: //adjust year
INT_CLKO=0x00;
TR0=1;
display_year();
if(key==0x77) //key add
{
yearAdj = 0;
temp = 1;
while(Scan_Key()==0x77);
while(temp){ //enter adjust
if(flash){
display_year();
}
GetDateNow();
key = Scan_Key();
if(key == 0x47){
yearAdj ++;
yearAdj %= 5;
while(Scan_Key()==0x47);
}
switch(yearAdj){
case 0:
if(!flash){
TM1650_Set(0x68, 0x00);
TM1650_Set(0x6A, 0x00);
TM1650_Set(0x6C, 0x00);
TM1650_Set(0x6E, 0x00);
}
break;
case 1:
if(key == 0x77){
while(Scan_Key()==0x77);
numtmp = year%10;
year -= numtmp;
numtmp = (++numtmp)%10;
year += numtmp;
WriteDS3231(RTC_YR_REG_ADDR,ReadDS3231(RTC_YR_REG_ADDR)&0xf0|numtmp);
}
if(!flash){
TM1650_Set(0x6E, 0x00);
}
break;
case 2:
if(key == 0x77){
while(Scan_Key()==0x77);
numtmp = year/10%10;
year -= numtmp*10;
numtmp = (++numtmp)%10;
year += numtmp*10;
WriteDS3231(RTC_YR_REG_ADDR,ReadDS3231(RTC_YR_REG_ADDR)&0x0f|(numtmp<<4));
}
if(!flash){
TM1650_Set(0x6C, 0x00);
}
break;
case 3:
if(key == 0x77){
while(Scan_Key()==0x77);
dstmp = ReadDS3231(RTC_MON_REG_ADDR);
numtmp = dstmp &0x80?1:0;
year -= numtmp*100;
numtmp = (++numtmp)%2;
year += numtmp*100;
if(numtmp == 1){
WriteDS3231(RTC_MON_REG_ADDR,dstmp|0x80);
}
else{
WriteDS3231(RTC_MON_REG_ADDR,dstmp&0x7f);
}
}
if(!flash){
TM1650_Set(0x68, 0x00);
TM1650_Set(0x6A, 0x00);
}
break;
case 4:
temp = 0;
setmode = 2;
break;
default:
break;
}
}
}
break;
case 2: //adjust month*****************************
INT_CLKO=0x00;
TR0=1;
secMode = 1;
dstmp = ReadDS3231(RTC_MON_REG_ADDR);
month = dstmp&0x7f;
if(key==0x77) //key add
{
temp= month;
temp=((temp>>4)*10)+(temp&0x0f);
temp++;
temp %= 12;
temp = temp == 0?12:temp;
month = ((temp/10)<<4)|(temp%10);
temp = month|(dstmp&0x80);
WriteDS3231(RTC_MON_REG_ADDR,temp);
while(Scan_Key()==0x77);
}
if(!flash){month = 0xaa;}
display_date();
break;
case 3: //adjust date*****************************
INT_CLKO=0x00;
TR0=1;
dstmp = ReadDS3231(RTC_DATE_REG_ADDR);
if(key==0x77) //key add
{
temp=dstmp;
temp=((temp>>4)*10)+(temp&0x0f);
temp++;
dayInMontmp = DayInMonth(year,month);
temp %= dayInMontmp;
temp = temp == 0?dayInMontmp:temp;
temp = ((temp/10)<<4)|(temp%10);
date = temp;
WriteDS3231(RTC_DATE_REG_ADDR,temp);
while(Scan_Key()==0x77);
}
if(!flash){date = 0xaa;}
secMode = 1;
display_date();
break;
case 4: //adjust day in week*****************************
INT_CLKO=0x00;
TR0=1;
secMode = 6;
dstmp = ReadDS3231(RTC_DAY_REG_ADDR)-1;
dayofweek = dstmp?dstmp:7;
if(key==0x77) //key add
{
//(ReadDS3231(RTC_DAY_REG_ADDR)-1)?(ReadDS3231(RTC_DAY_REG_ADDR)-1):7];
temp = (dstmp+1) % 7;
dayofweek = temp?temp:7;
temp++;
WriteDS3231(RTC_DAY_REG_ADDR,temp);
while(Scan_Key()==0x77);
}
if(!flash){dayofweek = 0x0A;}
display_date();
break;
default:
break;
}
break;
case 2://display day count mode
key = Scan_Key();
if(key==0x47) //key set
{
setmode = 0;
while(Scan_Key()==0x47);//if key be released, its 6th bit turn to 0 ,thus its 0x07
}
switch (setmode)
{
case 0:
INT_CLKO=0x10;
TR0=0;
if(key==0x77) //key add
{
while(Scan_Key()==0x77); //if key be released, its 6th bit turn to 0 ,thus its 0x37
dspmode = 0;
setmode = 0;
}
display_day();
break;
}
break;
default:
dspmode = 0;
break;
}
WriteDS3231(MODE_REG_ADDR,dspmode*16 + setmode + 17);//set mode into ds3231 register
}
}
void timer0() interrupt 1
{
uchar flag;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
flag++;
if(flag==5)
{
flag=0;
flash=!flash;
}
}
void int2() interrupt 10 //DS3231输出1HZ方波，每个下降沿更新时间，冒号闪烁
{
//display time now, flash colon
if(dspmode == 0){
sec=!sec;
}
//when adjust date
else if(dspmode == 1){
secMode++;
secMode%=8;
}
//display date now
else if(dspmode == 2){
}
}
最终效果见图1和下图：
PS：
中间遇到显示乱码和显示值跳动问题，一直没解决，后来发现是中断函数中调用了某些函数导致函数重入破坏堆栈了，后来就把中断函数中的函数全部移到主函数中就OK了。
后面又改了下程序，弄成起始日期也可以设置的，就是在第三个模式下增加了日期调整功能，又加了200行代码，差点单片机空间不够烧不进去了。主要是只有两个按键造成程序的复杂和庞大，需要代码的留言或邮箱联系，因为增加的功能有点故弄玄虚，没有贴出来的必要。。。
附录：
代码见【http://download.youkuaiyun.com/download/atp1992/10208348】
参考资料【 http://download.youkuaiyun.com/download/atp1992/10208353 】
原文：【http://www.straka.cn/blog/nixie_tube_clock/】
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