3分钟利用TurnipBit制作电子时钟

2021-10-28 01:46:07

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TurnipBit（www.turnipbit.com)是一个面向青少年的开发板，其基于microbit开发板开发制作完成，青少年可以利用其自带的LED点阵、磁敏传感器、加速度传感器等进行快速的开发和学习。TurnipBit是micropython学习的一个很好的工具，直接利用其本身进行的实验及开发教程当前已经有很多了（docs.turnipbit.com），这里我得用该开发板加DS3231快速实现一个电子时钟。

一、材料准备

1、TurnipBit开发板1块

2、TurnipBit扩展板1块

3、DS3231模块1块

4、杜邦线4根

5、外置电池盒及电池

二、线路连接

1、将TurnipBit插入TurnipBit扩展板，扩展板上已经将TurnipBit的引脚全面引出来了，扩展板的具体分布如下图：

2、将DS3231与扩展板进行连接，连接引脚如下：

DS3231	TurnipBit扩展板
VCC	3V3
GND	GND
SCL	SCL
SDA	SDA

三、程序设计

考虑到相对简单，本实验中未做时间调整的设计，因此采用了两个程序的方法，第一个程序用来设定时间，因为DS3231模块带有氧化银电池，所以设定时间后，就算是TurnipBit断电，DS3231依然可以工作。第二程序用来完成时间的读取与显示。

1、定义DS3231类

该类用来完成DS3231的基本操作，包括日期、时间的设定及读取，代码如下：

DS3231_ADDR       = 0x68
DS3231_REG_SEC    = b'\x00'
DS3231_REG_MIN    = b'\x01'
DS3231_REG_HOUR   = b'\x02'
DS3231_REG_DAY    = b'\x04'
DS3231_REG_MONTH  = b'\x05'
DS3231_REG_YEAR   = b'\x06'
DS3231_REG_TEMP   = b'\x11'
class DS3231(object):
    
    def __init__(self):
        pass
    def DATE(self, dat=[]):
        if dat==[]:
            t = []
            t.append(self.year())
            t.append(self.month())
            t.append(self.day())
            return t
        else:
            self.year(dat[0])
            self.month(dat[1])
            self.day(dat[2])
            
    def TIME(self, dat=[]):
        if dat==[]:
            t = []
            t.append(self.hour())
            t.append(self.min())
            t.append(self.sec())
            return t
        else:
            self.hour(dat[0])
            self.min(dat[1])
            self.sec(dat[2])
    def DateTime(self, dat=[]):
        if dat==[]:
            return self.DATE() + self.TIME()
        else:
            self.year(dat[0])
            self.month(dat[1])
            self.day(dat[2])
            self.hour(dat[3])
            self.min(dat[4])
            self.sec(dat[5])

    def dec2hex(self, dat):
        return (int(dat/10)<<4) + (dat%10)

    def setREG(self, dat,reg):
        buf = bytearray(2)
        buf[0] = reg[0]
        buf[1] = dat
        i2c.write(DS3231_ADDR,buf, repeat=False)
        
    def getREG_DEC(self,reg):
        i2c.write(DS3231_ADDR,reg)
        t = i2c.read(DS3231_ADDR,1)[0]
        #print("--===",t,"----------")
        return (t>>4)*10 + (t%16)

    def sec(self, sec=''):
        if sec == '':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_SEC)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(sec), DS3231_REG_SEC)

    def min(self, min=''):
        if min == '':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_MIN)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(min), DS3231_REG_MIN)

    def hour(self, hour=''):
        if hour=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_HOUR)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(hour), DS3231_REG_HOUR)

    def day(self, day=''):
        if day=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_DAY)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(day), DS3231_REG_DAY)

    def month(self, month=''):
        if month=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_MONTH)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(month), DS3231_REG_MONTH)

    def year(self, year=''):
        if year=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_YEAR)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(year), DS3231_REG_YEAR)

    def TEMP(self):
        i2c.write(DS3231_ADDR,DS3231_REG_TEMP, repeat=False)
        t1 = i2c.read(DS3231_ADDR,1, repeat=False)[0]
        i2c.write(DS3231_ADDR,b'\x12', repeat=False)
        t2 = i2c.read(DS3231_ADDR,1, repeat=False)[0]
        if t1>0x7F:
            return t1 - t2/256 -256
        else:
            return t1 + t2/256

2、设定时钟程序

设计时钟程序，先利用1里的代码定义DS3231类，然后调用，具体代码为：

from microbit import *

DS3231_ADDR       = 0x68
DS3231_REG_SEC    = b'\x00'
DS3231_REG_MIN    = b'\x01'
DS3231_REG_HOUR   = b'\x02'
DS3231_REG_DAY    = b'\x04'
DS3231_REG_MONTH  = b'\x05'
DS3231_REG_YEAR   = b'\x06'
DS3231_REG_TEMP   = b'\x11'
class DS3231(object):
    
    def __init__(self):
        pass
    def DATE(self, dat=[]):
        if dat==[]:
            t = []
            t.append(self.year())
            t.append(self.month())
            t.append(self.day())
            return t
        else:
            self.year(dat[0])
            self.month(dat[1])
            self.day(dat[2])
            
    def TIME(self, dat=[]):
        if dat==[]:
            t = []
            t.append(self.hour())
            t.append(self.min())
            t.append(self.sec())
            return t
        else:
            self.hour(dat[0])
            self.min(dat[1])
            self.sec(dat[2])
    def DateTime(self, dat=[]):
        if dat==[]:
            return self.DATE() + self.TIME()
        else:
            self.year(dat[0])
            self.month(dat[1])
            self.day(dat[2])
            self.hour(dat[3])
            self.min(dat[4])
            self.sec(dat[5])

    def dec2hex(self, dat):
        return (int(dat/10)<<4) + (dat%10)

    def setREG(self, dat,reg):
        buf = bytearray(2)
        buf[0] = reg[0]
        buf[1] = dat
        i2c.write(DS3231_ADDR,buf, repeat=False)
        
    def getREG_DEC(self,reg):
        i2c.write(DS3231_ADDR,reg)
        t = i2c.read(DS3231_ADDR,1)[0]
        #print("--===",t,"----------")
        return (t>>4)*10 + (t%16)

    def sec(self, sec=''):
        if sec == '':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_SEC)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(sec), DS3231_REG_SEC)

    def min(self, min=''):
        if min == '':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_MIN)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(min), DS3231_REG_MIN)

    def hour(self, hour=''):
        if hour=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_HOUR)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(hour), DS3231_REG_HOUR)

    def day(self, day=''):
        if day=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_DAY)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(day), DS3231_REG_DAY)

    def month(self, month=''):
        if month=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_MONTH)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(month), DS3231_REG_MONTH)

    def year(self, year=''):
        if year=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_YEAR)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(year), DS3231_REG_YEAR)

    def TEMP(self):
        i2c.write(DS3231_ADDR,DS3231_REG_TEMP, repeat=False)
        t1 = i2c.read(DS3231_ADDR,1, repeat=False)[0]
        i2c.write(DS3231_ADDR,b'\x12', repeat=False)
        t2 = i2c.read(DS3231_ADDR,1, repeat=False)[0]
        if t1>0x7F:
            return t1 - t2/256 -256
        else:
            return t1 + t2/256

ds=DS3231()
ds.DATE([17,10,27])#设定年，月，日
ds.TIME([19,10,00])#设定时，分，秒
while True:
    Date=ds.DATE()
    Time=ds.TIME()
    Time_s='20'
    for i in Date:
        Time_s+=str(i)+'-'
    Time_s=Time_s[:-1]+' '
    for i in Time:
        
        Time_s+=str(i)+':'
    display.scroll(Time_s[:-1])
    
    #print(Time)
    #print(ds.TEMP())
    sleep(1000)

以上代码保存为settime.py，然后打开www.turnipbit.com，点击“开始编程”，将以上代码复制到浏览器的编辑框中，如下图：

点击“下载hex”，然后算成一个hex文件，将TurnipBit连接电脑后，会出现一个“TURNIPBIT”文件夹，然后将hex文件入该文件夹，TurnipBit会自动完成硬件的烧写过程。

这时会发现，TurnipBit已经开始显示你设定的时间了。

3、时钟运行程序

设定好时间后，我们只需要烧写时钟运行程序，这样每次通电后，就能显示正常时间了。如果有一天发现你的时间不准了，就说明你DS3231上的氧化银电池需要更换了，更换后再重新进行一次settime.py，然后再运行时钟运行程序就可以了，具体代码如下：

from microbit import *

DS3231_ADDR       = 0x68
DS3231_REG_SEC    = b'\x00'
DS3231_REG_MIN    = b'\x01'
DS3231_REG_HOUR   = b'\x02'
DS3231_REG_DAY    = b'\x04'
DS3231_REG_MONTH  = b'\x05'
DS3231_REG_YEAR   = b'\x06'
DS3231_REG_TEMP   = b'\x11'
class DS3231(object):
    
    def __init__(self):
        pass
    def DATE(self, dat=[]):
        if dat==[]:
            t = []
            t.append(self.year())
            t.append(self.month())
            t.append(self.day())
            return t
        else:
            self.year(dat[0])
            self.month(dat[1])
            self.day(dat[2])
            
    def TIME(self, dat=[]):
        if dat==[]:
            t = []
            t.append(self.hour())
            t.append(self.min())
            t.append(self.sec())
            return t
        else:
            self.hour(dat[0])
            self.min(dat[1])
            self.sec(dat[2])
    def DateTime(self, dat=[]):
        if dat==[]:
            return self.DATE() + self.TIME()
        else:
            self.year(dat[0])
            self.month(dat[1])
            self.day(dat[2])
            self.hour(dat[3])
            self.min(dat[4])
            self.sec(dat[5])

    def dec2hex(self, dat):
        return (int(dat/10)<<4) + (dat%10)

    def setREG(self, dat,reg):
        buf = bytearray(2)
        buf[0] = reg[0]
        buf[1] = dat
        i2c.write(DS3231_ADDR,buf, repeat=False)
        
    def getREG_DEC(self,reg):
        i2c.write(DS3231_ADDR,reg)
        t = i2c.read(DS3231_ADDR,1)[0]
        #print("--===",t,"----------")
        return (t>>4)*10 + (t%16)

    def sec(self, sec=''):
        if sec == '':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_SEC)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(sec), DS3231_REG_SEC)

    def min(self, min=''):
        if min == '':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_MIN)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(min), DS3231_REG_MIN)

    def hour(self, hour=''):
        if hour=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_HOUR)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(hour), DS3231_REG_HOUR)

    def day(self, day=''):
        if day=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_DAY)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(day), DS3231_REG_DAY)

    def month(self, month=''):
        if month=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_MONTH)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(month), DS3231_REG_MONTH)

    def year(self, year=''):
        if year=='':
            return self.getREG_DEC(DS3231_REG_YEAR)
        else:
            self.setREG(self.dec2hex(year), DS3231_REG_YEAR)

    def TEMP(self):
        i2c.write(DS3231_ADDR,DS3231_REG_TEMP, repeat=False)
        t1 = i2c.read(DS3231_ADDR,1, repeat=False)[0]
        i2c.write(DS3231_ADDR,b'\x12', repeat=False)
        t2 = i2c.read(DS3231_ADDR,1, repeat=False)[0]
        if t1>0x7F:
            return t1 - t2/256 -256
        else:
            return t1 + t2/256

ds=DS3231()

while True:
    Date=ds.DATE()
    Time=ds.TIME()
    Time_s=''
    for i in Date:
        Time_s+=str(i)+'-'
    Time_s=Time_s[:-1]+' '
    for i in Time:
        
        Time_s+=str(i)+':'
    display.scroll(Time_s[:-1])
    
    #print(Time)
    #print(ds.TEMP())
    sleep(1000)

四、完成效果

连接外置电池盒及电池，这样一个电子时钟就完成了。

视频效果：http://v.youku.com/v_show/id_XMzExNTM1MTI0OA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1#paction

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