3分鍾利用TurnipBit制作電子時鍾

 

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    TurnipBit（www.turnipbit.com)是一個面向青少年的開發板，其基於microbit開發板開發制作完成，青少年可以利用其自帶的LED點陣、磁敏傳感器、加速度傳感器等進行快速的開發和學習。TurnipBit是micropython學習的一個很好的工具，直接利用其本身進行的實驗及開發教程當前已經有很多了（docs.turnipbit.com），這里我得用該開發板加DS3231快速實現一個電子時鍾。

一、材料准備

    1、TurnipBit開發板1塊

  

    2、TurnipBit擴展板1塊

   

    3、DS3231模塊1塊

   

    4、杜邦線4根

    5、外置電池盒及電池

二、線路連接

    1、將TurnipBit插入TurnipBit擴展板，擴展板上已經將TurnipBit的引腳全面引出來了，擴展板的具體分布如下圖：

   

    2、將DS3231與擴展板進行連接，連接引腳如下：

   

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

 

 

 

 

 

 

三、程序設計

 

    考慮到相對簡單，本實驗中未做時間調整的設計，因此采用了兩個程序的方法，第一個程序用來設定時間，因為DS3231模塊帶有氧化銀電池，所以設定時間后，就算是TurnipBit斷電，DS3231依然可以工作。第二程序用來完成時間的讀取與顯示。

 

1、定義DS3231類

 

    該類用來完成DS3231的基本操作，包括日期、時間的設定及讀取，代碼如下：

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、設定時鍾程序

    設計時鍾程序，先利用1里的代碼定義DS3231類，然后調用，具體代碼為：

 

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])#設定年，月，日
ds.TIME([19,10,00])#設定時，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)

 

    以上代碼保存為settime.py，然后打開www.turnipbit.com，點擊“開始編程”，將以上代碼復制到瀏覽器的編輯框中，如下圖：

   

點擊“下載hex”，然后算成一個hex文件，將TurnipBit連接電腦后，會出現一個“TURNIPBIT”文件夾，然后將hex文件入該文件夾，TurnipBit會自動完成硬件的燒寫過程。

 

這時會發現，TurnipBit已經開始顯示你設定的時間了。

3、時鍾運行程序

    設定好時間后，我們只需要燒寫時鍾運行程序，這樣每次通電后，就能顯示正常時間了。如果有一天發現你的時間不准了，就說明你DS3231上的氧化銀電池需要更換了，更換后再重新進行一次settime.py，然后再運行時鍾運行程序就可以了，具體代碼如下：

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

      連接外置電池盒及電池，這樣一個電子時鍾就完成了。

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