基于单片机的数字时钟设计与实现

作品名称

基于MSP430单片机的OLED显示数字时钟

作品功能

本作品实现了一个具有时间显示和整点报时功能的数字时钟。通过OLED屏幕显示当前时间，用户可以通过按键设置时间，并在整点时通过蜂鸣器播放音乐进行报时。

作品的硬件材料

1. MSP430 单片机
2. OLED 显示屏
3. 蜂鸣器
4. 按键（4个）
5. 电阻和电容若干
6. 面包板和连接线

电子元器件连接

以下是各电子元器件与MSP430单片机的连接方式：

OLED 显示屏

• VCC 接 3.3V
• GND 接 GND
• SCL 接 P2.0
• SDA 接 P2.2

按键

• KEY1 接 P1.2（共GND）
• KEY2 接 P1.3（共GND）
• KEY3 接 P1.4（共GND）
• KEY4 接 P1.5（共GND）

蜂鸣器

• VCC 接 3.3V
• GND 接 GND
• DAT 接 P4.3

部分程序功能简介

本程序主要包括初始化时钟、设置RTC、按键读取、显示更新和整点报时等功能。

初始化时钟

通过以下函数设置系统时钟为8MHz：

void initClock(void) {
    UCSCTL3 = SELREF_2; // 设置DCO FLL参考为REFO
    UCSCTL4 |= SELA_2;  // 设置ACLK为REFO
    UCSCTL0 = 0x0000;   // 设置最低可能的DCOx, MODx
    do {
        UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + DCOFFG);  // 清除XT2,XT1,DCO故障标志
        SFRIFG1 &= ~OFIFG;  // 清除故障标志
    } while (SFRIFG1 & OFIFG); // 检测振荡器故障标志
    __bis_SR_register(SCG0); // 禁止FLL控制环路
    UCSCTL1 = DCORSEL_5; // 设置DCO范围为16MHz操作
    UCSCTL2 |= 249; // 设置DCO倍增器为8MHz
    __bic_SR_register(SCG0); // 启用FLL控制环路
    __delay_cycles(250000); // 延时以稳定DCO
}

设置RTC

通过以下函数设置RTC（实时时钟）模块：

void SetupRTC(void) {
    RTCCTL01 = RTCHOLD + RTCMODE + RTCTEV_0; // 关闭RTC
    RTCYEAR = 2024; // 设置年份
    RTCMON = 5; // 设置月份
    RTCDAY = 13; // 设置日期
    RTCHOUR = 23; // 设置小时
    RTCMIN = 12; // 设置分钟
    RTCSEC = 12; // 设置秒数
    RTCDOW = 1; // 设置星期
    RTCCTL0 |= RTCRDYIE; // 使能RTC就绪中断
    RTCCTL01 &= ~RTCHOLD; // 打开RTC
}

按键读取

通过以下函数读取按键状态：

unsigned char read_key(void) {
    unsigned char key = 0;
    if ((P1IN & BIT2) == 0) {
        key = 1; // 按键1按下
    } else if ((P1IN & BIT3) == 0) {
        key = 2; // 按键2按下
    } else if ((P1IN & BIT4) == 0) {
        key = 3; // 按键3按下
    } else if ((P1IN & BIT5) == 0) {
        key = 4; // 按键4按下
    }
    return key;
}

显示更新

通过以下函数更新OLED显示内容：

void display_all(void) {
    memset(buf, 0, sizeof(buf));
    sprintf(buf, "%04d-%02d-%02d", nian, yue, ri); // 格式化日期
    OLED_ShowString(16, 2, buf, 0); // 显示日期
    memset(buf, 0, sizeof(buf));
    sprintf(buf, "%02d:%02d:%02d", shi, fen, miao); // 格式化时间
    OLED_ShowString(16, 4, buf, 0); // 显示时间
    // 高亮显示根据mode的值选择的部分
    if (mode == 1) {
        sprintf(buf, "%04d", nian);
        OLED_ShowString(16, 2, buf, 1);
    } else if (mode == 2) {
        sprintf(buf, "%02d", yue);
        OLED_ShowString(16 + 5 * 8, 2, buf, 1);
    } else if (mode == 3) {
        sprintf(buf, "%02d", ri);
        OLED_ShowString(16 + 8 * 8, 2, buf, 1);
    } else if (mode == 4) {
        sprintf(buf, "%02d", shi);
        OLED_ShowString(16, 4, buf, 1);
    } else if (mode == 5) {
        sprintf(buf, "%02d", fen);
        OLED_ShowString(16 + 3 * 8, 4, buf, 1);
    } else if (mode == 6) {
        sprintf(buf, "%02d", miao);
        OLED_ShowString(16 + 6 * 8, 4, buf, 1);
    }
}

整点报时

当达到整点时，通过蜂鸣器播放音乐：

if (integral_point == 1) { // 如果到达整点
    integral_point = 0;
    u = 0, t = 0;
    while (music0[u] != 0xff) { // 播放音乐
        TA0CCR0 = SYSCLK / music0[u] / 2;
        TA0CTL = TASSEL_2 + MC_1 + TACLR + ID_3;
        for (t = 0; t < music0_JP[u]; t++) {
            delay1();
        }
        u++;
    }
}

总结

通过本项目，熟悉了MSP430单片机的基础功能，如时钟设置、按键读取和OLED显示。同时，结合蜂鸣器实现了整点报时功能，为单片机应用提供了实用案例。这个数字时钟不仅展示了基本的电子设计和编程能力，还提供了可扩展的基础，适合进一步添加更多功能。

全部代码下载

咨询问询请访问：

https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2