VBLEARN 项目1: 万年历制作,已基本完成开发,上传了源代码.

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刚接触ARDUINO. 想做个万年历.
硬件,使用NANO328  DS3231, 1602显示, 蜂鸣器 按钮S
支持日历,时钟,计时,倒计时 等.
支持背光的开关
可以通过串口对时钟进行校准.

在此开贴,记录开发过程,也希望共同学习进步.

值班室

欢迎楼主将开发过程发进帖子，共同学习共同进步。

vblearn

按开发步骤,先写点设计.
>需要的功能
1钟表功能: 显示当前的日期，时间，星期及温度。显示公历和农历。
2计时功能 : 可以打开一个计时器
3倒计时器 :定时间,倒计时, 到时间提醒.
>需要解决的技术问题
1 使用I2C驱动1602模块. 控制背光, 显示两行字符. (已解决) 包括三个功能的不同界面.
2 使用I2C驱动DS3231. 包括时间的设置和时间温度的读取 (已解决) (两个I2C设备使用同一套 SAD,SCL线,靠设备号区分)
3 使用蜂鸣器发声提示. (已解决),但如果是播放一段音符,还需要进一步开发.
4 使用最少的键,完成模式的切换, 倒计时的调整, 开始/停止等. 这里需要处理的问题有: 键盘去抖, 长按与短按的区分, 背光的控制(长亮,有键盘时亮一段时间) 等.
5 农历的计算,可能需要参考一些其它程序,将代码移植过来.
6 设置的保存,考虑断电后某些设置, 可以保存在EEPROM中.
7 使用串口对时间进行校正. (已解决)
8 系统的总体结构, 由于存在多个"进程",需要一个总体的调度方式, 计划参考操作系统中的进程处理方式.
>可能的扩展.
如果作为连接到计算机的电路,可能由计算机开始倒计时等功能,或定时提示一些内容.

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先完成了技术中的1,2,7 上个图.
本想用NANO. 但可能是接错,烧了一块. 还是先用UNO了.
现在能够使用串口设置时间, 使用1602显示DS3231中的时间.

显示部分代码,但农历的程序还没有写.

1. void ReadDS3231()
   
2. {
   
3.   int second,minute,hour,date,month,year,week,temperature,NLMonth,NLDate;
   
4.   second=Clock.getSecond();
   
5.   minute=Clock.getMinute();
   
6.   hour=Clock.getHour(h12, PM);
   
7.   date=Clock.getDate();
   
8.   month=Clock.getMonth(Century);
   
9.   year=Clock.getYear();
   
10.   week=Clock.getDoW();
    
11.   NLMonth = 12; //Chinese date
    
12.   NLDate = 13;
    
13.   temperature=Clock.getTemperature();
    
14.   char sState[1];
    
15.   sState[0]='C';
    
16.   sprintf(m_s0, "20%02d-%02d-%02d W%1d %2d", year,month,date,week,temperature);
    
17.   sprintf(m_s1, "%02d:%02d:%02d %.1s %2d#%2d", hour,minute, second,sState,NLMonth,NLDate);
    
18. //  lcd.clear();
    
19.   lcd.setCursor(0,0);
    
20.   lcd.print(m_s0);
    
21.   lcd.setCursor(0,1);
    
22.   lcd.print(m_s1);
    
23.   
    
24. }

复制代码

另外串口部分也值得说说. 我使用的编码方式是一个"C"后面跟12个数字,表示年月日时分秒. 在分解串时保留了扩展其它命令的可能.

1. void S_ReadSerial()
   
2. {
   
3.   byte bTreated;
   
4.   while (Serial.available() > 0) {
   
5.     byte inChar = Serial.read();
   
6.     bTreated = 0;
   
7.     if ((inChar>='a' && inChar<='z') || (inChar>='A' && inChar<='Z')) //command
   
8.     {
   
9.       m_cCommand=inChar; //record the command
   
10.       m_p = 0; //
    
11.       m_inString=""; //      
    
12.       bTreated = 1;//mark treated
    
13.     }
    
14.     if (isDigit(inChar)) {
    
15.       // convert the incoming byte to a char
    
16.       // and add it to the string:
    
17.       m_inString += (char)inChar;
    
18.       m_p=m_p+1;
    
19.       bTreated = 2; //mark treated as digit
    
20.       if (m_p>=12)
    
21.       {
    
22.         //send command and number
    
23.         
    
24.         FCommand(m_cCommand);
    
25.         m_p=0;
    
26.         m_cCommand='#'; //no command
    
27.       }
    
28.     }
    
29.     if (bTreated==0)
    
30.     {
    
31.       m_cCommand='#'; //clear Command
    
32.     }
    
33.   }
    
34. }

复制代码

这部分处理命令,现在只有一个命令.

1. int FCommand(char c)
   
2. {
   
3.   switch (c)
   
4.   {
   
5.   case 'C': //Change time calibrate
   
6.     //split string and go
   
7.         S_SetTime();
   
8.     break;
   
9.   default:
   
10.   break;
    
11.   }
    
12. }

复制代码

分解字符串和设置时间部分.

1. void S_SetTime()
   
2. {
   
3.   //split the  m_inString
   
4.   byte y, m, d, h, minute, s;
   
5.   y = F_GetValueFromString(0,2);
   
6.   m = F_GetValueFromString(2,2);
   
7.   d = F_GetValueFromString(4,2);
   
8.   h = F_GetValueFromString(6,2);
   
9.   minute = F_GetValueFromString(8,2);
   
10.   s = F_GetValueFromString(10,2);
    
11. 
    
12.   Clock.setSecond(s);//Set the second
    
13.   Clock.setMinute(minute);//Set the minute
    
14.   Clock.setHour(h);  //Set the hour
    
15.   Clock.setDate(d);  //Set the date of the month
    
16.   Clock.setMonth(m);  //Set the month of the year
    
17.   Clock.setYear(y);  //Set the year (Last two digits of the year)
    
18. }
    
19. byte F_GetValueFromString(int p,int len)
    
20. {
    
21.   byte v = 0;
    
22.   byte i,j;
    
23.   for (i=p;i<p+len;i++)
    
24.   {
    
25.     v=v*10+(m_inString[i]-'0');
    
26.   }
    
27.   return v;
    
28. }

复制代码

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<多线程的处理>
由于本程序要涉及几个模块的依次执行,而且每个模块的重复时间又不一样.所以必须使用一个调度的程序,对各模块的运行进行管理.
在开始部分定义了如下的常量和变量.  记录了线程数, 各线程的下标等. 每个线程记录是否运行及下一次调用的时间. 基于millis.

1. #define NumberOfProcess 5
   
2. #define procReadTime 0 //Read time from DS3231
   
3. #define procDisplay 1 //Display
   
4. #define procKeyInput 2 //Key
   
5. #define procMusic 3 //Play Music
   
6. #define procSerial 4 //treat Serial
   
7. 
   
8. byte m_aProcEnable[NumberOfProcess]; //0 to disable, 1 to enable;
   
9. unsigned long m_aProcMillis[NumberOfProcess]; //wait to run after this time
   
10. 
    
11. unsigned long m_currentmillis;//current time

复制代码

初始化部分

1.   //init process
   
2.   byte i;
   
3.   m_aProcEnable[procReadTime] = 1;
   
4.   m_aProcEnable[procDisplay] = 1;
   
5.   m_aProcEnable[procKeyInput] = 1;
   
6.   m_aProcEnable[procMusic] = 0; //default disable
   
7.   m_aProcEnable[procSerial] = 1;
   
8.   for (i=0;i<NumberOfProcess;i++)
   
9.   {
   
10.     m_aProcMillis[i]=m_currentmillis; //define to current time
    
11.   }

复制代码

实际的LOOP函数

1. void loop()
   
2. {
   
3.   //call each process
   
4.   byte i;
   
5.   m_currentmillis=millis();//current time
   
6.   for (i=0;i<NumberOfProcess;i++)
   
7.   {
   
8.     if (m_aProcEnable[i]==1)
   
9.     {
   
10.       if ( m_aProcMillis[i]<m_currentmillis) //not consider the overroll of millis
    
11.       {
    
12.         //call the process
    
13.         switch (i)
    
14.         {
    
15.         case procSerial:
    
16.           S_ProcSerial();
    
17.           break;
    
18.         case procDisplay:
    
19.           S_ProcDisplay();
    
20.           break;
    
21.         case procKeyInput:
    
22.           S_ProcKeyInput();
    
23.           break;
    
24.         case procMusic:
    
25.           S_ProcMusic();
    
26.           break;
    
27.         case procReadTime:
    
28.           S_ProcReadTime();
    
29.           break;
    
30.         default:
    
31.           Serial.print ("Unknow process"); //Report error
    
32.           Serial.println(i);
    
33.         }
    
34.       }
    
35.     }
    
36.    
    
37.   }
    
38.   //no delay here
    
39. }

复制代码

对一个线程, 在结束自己的任务后,预约下次运行的时间.
例如 这样就可以预约100ms后运行.

1. void S_ProcMusic()
   
2. {
   
3.   //play music here
   
4.   //Set Next Process time
   
5.   m_aProcMillis[procMusic]=m_currentmillis+100;
   
6. }

复制代码

还要说明的是,这里没有处理MILLIS的回滚问题.如果回滚(50天之后).  则由于当前的时间大于下一次预约的时间, 所以会每次循环都运行所有的可用线程. 但不会有太大的问题. 只不过是多运行几次. 当然可以修改程序处理这种问题. (比如判断两个时间的最高位). 这个问题之后再进一步处理.

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<键盘问题的处理>
按计划,键盘中需要处理防抖, 短按长按的区分等. 如果只有简单的程序,可以直接用DELAY来处理,但现在需要多线程处理. (否则的话,长按的过程中,LCD就不会更新).
使用了如下的方式;
全局变量
其中 ShakeTime 表示防抖的时间, LongTime表示长按的时间,在这两者之间会被判断为短按.

1. //////////////////Keyboard Public Variables
   
2. #define NumberOfKey 4
   
3. byte m_aKeyPort[NumberOfKey]; //keep IO port for each key
   
4. unsigned long m_aKeyMillis[NumberOfKey]; //last state change time of key
   
5. byte m_aKeyState[NumberOfKey]; //Key state
   
6. #define KeyShakeTime 20  //Anti-Shake time
   
7. #define KeyLongTime 2000  //For long push

复制代码

初始化部分

1. void S_InitKeyInput()
   
2. {
   
3.   //init the port for keys
   
4.   m_aKeyPort[0]=8;
   
5.   m_aKeyPort[1]=9;
   
6.   m_aKeyPort[2]=10;
   
7.   m_aKeyPort[3]=11;
   
8.   for (byte i=0; i<NumberOfKey;i++)
   
9.   {
   
10.     pinMode(m_aKeyPort[i], INPUT);  
    
11.     m_aKeyMillis[i]=m_currentmillis;
    
12.     m_aKeyState[i]=digitalRead(m_aKeyPort[i]); //record current state
    
13.   }
    
14. }

复制代码

每线程调用时,如下处理.

1. void S_ProcKeyInput()
   
2. {
   
3.   //Check each port
   
4.   byte i,b;
   
5.   for (i=0;i<NumberOfKey;i++)
   
6.   {
   
7.     b=digitalRead(m_aKeyPort[i]);
   
8.     //calculate the time between change
   
9.     if (b!=m_aKeyState[i])
   
10.     { //some thing change
    
11.       Serial.println(m_currentmillis);
    
12.       if (b==HIGH) {
    
13.            //未处理低变高
    
14.       }
    
15.       else //b==LOW 处理高变低
    
16.       { //calculate the time
    
17.         unsigned long dt=m_currentmillis-m_aKeyMillis[i]; //time between this change and last change.
    
18. 
    
19.         if (dt>KeyShakeTime) //not a shake
    
20.         {
    
21.           if (dt>KeyLongTime) // long press
    
22.           {
    
23.             S_RunKey(i,1);
    
24.           }
    
25.           else //short click
    
26.           {
    
27.             S_RunKey(i,0);
    
28.           }
    
29.         }
    
30.       }
    
31.       //record the time
    
32.       m_aKeyMillis[i]=m_currentmillis;
    
33.       m_aKeyState[i]=b;
    
34.     }
    
35.   }
    
36. 
    
37.   //Set Next Process time
    
38.   m_aProcMillis[procKeyInput]=m_currentmillis+5; //check each time
    
39. }

复制代码

最后,用一个函数来处理键盘的命令
现在只是使用串口调试.

1. //Run function for the key, i is index, bLong is Long or Short click
   
2. void S_RunKey(byte i, byte bLong)
   
3. {
   
4.   if (bLong==0)
   
5.   {
   
6.     Serial.print ("short key");
   
7.     Serial.println (i);
   
8.   }
   
9.   else
   
10.   {
    
11.     Serial.print ("long key");
    
12.     Serial.println (i);
    
13.   }
    
14. }

复制代码

李小英

农历程序，拿好不谢！我叫雷锋！

李小英

哦，还有一个日出日落的程序。不过要经纬度，可以设置自己当地的经纬来使用。

vblearn

下面还处理了 蜂鸣器的控制, 背光的控制, 农历的实现, 键盘功能的定义等.
不一一细说了.
在此附上程序,希望与大家多交流.

1090805647

做的还真好。

vblearn

最后上个简化壳的图,不要见笑.
以后再用其它的材料吧. {:soso_e104:}

enneo

支持好作品~

vblearn

进行了一些修改和升级。原来使用两个按钮来调节增减，正好手头有旋转编码器，这样在调节倒计时的时间设置时比较方便。
正在实际使用中。有需求变化再进一步修改。

Flyxin

谢谢 好人

18353626527

板子型号？自带温度检测？