基于STM32设计的指针式电子钟与日历

1. 项目简介

这是基于STM32设计的一个指针式电子钟+万年历小项目，采用3.5寸的LCD屏显示时钟，日历、温度、天气，支持触摸屏调整设置时间，设置闹钟，查看日历等等。整体项目主要是技术点就是LCD屏的图形绘制。比如: 时钟的时针绘制、分针、秒针、表盘、日历绘制等等。

时钟的时间是直接采用STM32本身的RTC时钟，室内的室温数据采用DS18B20温度传感器获取，STM32芯片的具体型号是STM32F103ZET6，只要是STM32F1系列的开发板，代码都是可以通用的。

LCD显示屏采用的正点原子的3.5寸TFT显示屏，支持8080时序，自带触摸屏功能，触摸屏是电阻屏，驱动芯片是XPT2046，SPI接口，通信非常方便。

STM32F103ZET6带有FSMC功能，可以输出8080时序，本项目里驱动LCD屏就采用FSMC控制的，效率比较高。

主界面如下:

项目源码下载地址: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/63897554

项目视频演示地址: https://live.csdn.net/v/182594

2. 项目功能介绍

下面对每个子功能页面做详细讲解。

2.1 实时时钟页面

在LCD屏上方显示表盘、分针、时针、 秒针、刻度、更改时钟时间方块，并实现分针、时针、秒针的移动，在实时时钟下方同步显示数字时钟。

运用触摸屏功能实现时钟设置功能，点击“+” “-”至设置时钟方块，跳出设置时钟界面，即可开始设置时钟与日期；点击“+”“-”至设置闹钟方块，跳出设置闹钟界面，即可开始设置闹钟。

2.2 日历页面

在LCD屏中部显示日期、星期、天气、实时温度，在LCD屏下方显示日历、左右两边显示黄历，并在日历上重点突出今天的日期。

3. 项目实现主要程序讲解

3.1 流程图

3.2 ds18b2.c 代码

下面列出DS18B20温度传感器主要代码.

#include "ds18b20.h"
#include "delay.h"    

//复位DS18B20
void DS18B20_Rst(void)       
{                 
    DS18B20_IO_OUT();     //SET PG11 OUTPUT
    DS18B20_DQ_OUT=0;     //拉低DQ
    DelayUs(750);        //拉低750us
    DS18B20_DQ_OUT=1;     //DQ=1 
    DelayUs(15);         //15US
}
//等待DS18B20的回应
//返回1:未检测到DS18B20的存在
//返回0:存在
u8 DS18B20_Check(void)        
{   
    u8 retry=0;
    DS18B20_IO_IN();    //SET PG11 INPUT     
    while (DS18B20_DQ_IN&&retry<200)
    {
        retry++;
        DelayUs(1);
    };     
    if(retry>=200)return 1;
    else retry=0;
    while (!DS18B20_DQ_IN&&retry<240)
    {
        retry++;
        DelayUs(1);
    };
    if(retry>=240)return 1;        
    return 0;
}
//从DS18B20读取一个位
//返回值：1/0
u8 DS18B20_Read_Bit(void)      
{
    u8 data;
    DS18B20_IO_OUT();    //SET PG11 OUTPUT
    DS18B20_DQ_OUT=0; 
    DelayUs(2);
    DS18B20_DQ_OUT=1; 
    DS18B20_IO_IN();    //SET PG11 INPUT
    DelayUs(12);
    if(DS18B20_DQ_IN)data=1;
    else data=0;     
    DelayUs(50);           
    return data;
}
//从DS18B20读取一个字节
//返回值：读到的数据
u8 DS18B20_Read_Byte(void)     
{        
    u8 i,j,dat;
    dat=0;
    for (i=1;i<=8;i++) 
    {
        j=DS18B20_Read_Bit();
        dat=(j<<7)|(dat>>1);
    }                            
    return dat;
}
//写一个字节到DS18B20
//dat：要写入的字节
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)     
 {             
    u8 j;
    u8 testb;
    DS18B20_IO_OUT();    //SET PG11 OUTPUT;
    for (j=1;j<=8;j++) 
    {
        testb=dat&0x01;
        dat=dat>>1;
        if (testb) 
        {
            DS18B20_DQ_OUT=0;    // Write 1
            DelayUs(2);                            
            DS18B20_DQ_OUT=1;
            DelayUs(60);             
        }
        else 
        {
            DS18B20_DQ_OUT=0;    // Write 0
            DelayUs(60);             
            DS18B20_DQ_OUT=1;
            DelayUs(2);                          
        }
    }
}
//开始温度转换
void DS18B20_Start(void) 
{                                          
    DS18B20_Rst();       
    DS18B20_Check();     
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);    // skip rom
    DS18B20_Write_Byte(0x44);    // convert
} 
//初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在         
u8 DS18B20_Init(void)
{
    RCC->APB2ENR|=1<<8;            //使能PORTG口时钟 
    GPIOG->CRH&=0XFFFF0FFF;        //PORTG.11 推挽输出
    GPIOG->CRH|=0X00003000;
    GPIOG->ODR|=1<<11;          //输出1
    DS18B20_Rst();
    return DS18B20_Check();
}  
//从ds18b20得到温度值
//精度：0.1C
//返回值：温度值 （-550~1250） 
short DS18B20_Get_Temp(void)
{
    u8 temp;
    u8 TL,TH;
    short tem;
    DS18B20_Start ();              // ds1820 start convert
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Check();     
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);    // skip rom
    DS18B20_Write_Byte(0xbe);    // convert        
    TL=DS18B20_Read_Byte();     // LSB   
    TH=DS18B20_Read_Byte();     // MSB  
              
    if(TH>7)
    {
        TH=~TH;
        TL=~TL; 
        temp=0;                    //温度为负  
    }else temp=1;                //温度为正            
    tem=TH;                     //获得高八位
    tem<<=8;    
    tem+=TL;                    //获得底八位
    tem=(float)tem*0.625;        //转换     
    if(temp)return tem;         //返回温度值
    else return -tem;    
}

3.3 lcd屏图形绘制核心算法

整个项目的功能都是在LCD显示屏上，需要绘制线段、绘制圆、绘制矩形、绘制角度线段、绘制中文、绘制数字等等，下面列出这部分的核心代码。

/*
函数功能：画横直线
函数形参：x,y:坐标
        length:长度
*/
void LcdDrawThwartLine(u16 x,u16 y,u16 length,u16 color)
{
    u16 i;
    for(i=0;i<length;i++)
    {
        LcdDrawPoint(x+i,y,color);
    }
}
/*
函数功能：画竖直线
函数形参：x,y:坐标
         length:长度
*/
void LcdDrawVerticalLine(u16 x,u16 y,u16 length,u16 color)
{
    u16 i;
    for(i=0;i<length;i++)
    {
        LcdDrawPoint3(x,y+i,color);
    }
}

/*
函数功能：画矩形
函数形参：x,y:坐标
         length:长
                 width:宽
*/
void LcdDrawRectangle(u16 x,u16 y,u16 length,u16 width,u16 color)
{
    LcdDrawThwartLine(x,y,length,color);
    LcdDrawVerticalLine(x,y,width,color);
    LcdDrawThwartLine(x,y+width,length,color);
    LcdDrawVerticalLine(x+length,y,width,color);
}

//两点画线
//x1,y1:起点坐标
//x2,y2:终点坐标  
void LcdDrawLine(u16 x1, u16 y1, u16 x2, u16 y2,u16 color)
{
    u16 t; 
    int xerr=0,yerr=0,delta_x,delta_y,distance; 
    int incx,incy,uRow,uCol; 
    delta_x=x2-x1; //计算坐标增量 
    delta_y=y2-y1; 
    uRow=x1; 
    uCol=y1; 
    if(delta_x>0)incx=1; //设置单步方向 
    else if(delta_x==0)incx=0;//垂直线 
    else {incx=-1;delta_x=-delta_x;} 
    if(delta_y>0)incy=1; 
    else if(delta_y==0)incy=0;//水平线 
    else{incy=-1;delta_y=-delta_y;} 
    if( delta_x>delta_y)distance=delta_x; //选取基本增量坐标轴 
    else distance=delta_y; 
    for(t=0;t<=distance+1;t++ )//画线输出 
    {  
        LcdDrawPoint(uRow,uCol,color);//画点 
        xerr+=delta_x ; 
        yerr+=delta_y ; 
        if(xerr>distance) 
        { 
            xerr-=distance; 
            uRow+=incx; 
        } 
        if(yerr>distance) 
        { 
            yerr-=distance; 
            uCol+=incy; 
        } 
    }  
} 


//在指定位置画一个指定大小的圆
//(x,y):中心点
//r    :半径
void LcdDraw_Circle(u16 x0,u16 y0,u8 r,u16 color)
{
    int a,b;
    int di;
    a=0;b=r;      
    di=3-(r<<1);             //判断下个点位置的标志
    while(a<=b)
    {
        LcdDrawPoint(x0+a,y0-b,color);             //5
         LcdDrawPoint(x0+b,y0-a,color);             //0           
        LcdDrawPoint(x0+b,y0+a,color);             //4               
        LcdDrawPoint(x0+a,y0+b,color);             //6 
        LcdDrawPoint(x0-a,y0+b,color);             //1       
         LcdDrawPoint(x0-b,y0+a,color);             
        LcdDrawPoint(x0-a,y0-b,color);             //2             
          LcdDrawPoint(x0-b,y0-a,color);             //7                  
        a++;
        //使用Bresenham算法画圆     
        if(di<0)di +=4*a+6;      
        else
        {
            di+=10+4*(a-b);   
            b--;
        }                             
    }
} 

/*
函数功能：任意角度画直线 
参    数：
                    w  ：以圆心开始不要画的长度
                    len:半径
                    c  :颜色
                    x,y:坐标
实际长度=len-w
*/

void LcdDrawAngleLine(u32 x,u32 y,float du,u32 len,u32 w,u16 c)
{
  int i;
    int x0,y0;
    float k=du*(3.1415926535/180);    
    for(i=len-w;i<len;i++)
    {
      x0=cos(k)*i;
        y0=sin(k)*i;
        LcdDrawPoint(x+x0,y+y0,c);
    }    
}


/*
函数功能：矩形颜色填充
参    数：(sx,sy),(ex,ey):矩形对角坐标
                    color:要填充的颜色
*/
void LcdFill(u16 sx,u16 sy,u16 ex,u16 ey,u16 color)
{          
    u16 i,j;
    u16 xlen=0;
    xlen=ex-sx+1;     
    for(i=sy;i<=ey;i++)
    {
        LcdSetCursor(sx,i);                      //设置光标位置 
        LcdWriteReg(0X2C);          //开始写入GRAM
        for(j=0;j<xlen;j++)LcdWriteData(color);        
    }     
} 


/*
功能：任意角度画线
x0,y0:起始点坐标
a：角度
c：颜色
n：长度
*/
void LcdDrawAngleLine2(u32 x0,u32 y0,double a,u16 n,u16 c,u16 mode)
{
    u32 x,y;
    u32 i;
    double p=a*3.1415926535/180;
    for(i=0;i<=n;i++)  //n是长度
    {
            x=i*cos(p)+x0;
            y=i*sin(p)+y0;
        if(mode==1)LcdDrawPoint(x,y,c);    //画点
        else if(mode==2) LcdDrawPoint2(x,y,c);    //画点
        else LcdDrawPoint3(x,y,c);    //画点
    }
}
/*
函数功能：画点(加粗)
函数形参：x,y:坐标
*/
void LcdDrawPoint2(u16 x,u16 y,u16 color)
{
    LcdSetCursor(x,y);          //设置光标位置 
    LcdWriteReg(0X2C);          //开始写入GRAM
    LcdWriteData(color);    //写数据
    LcdWriteData(color);    //写数据
    LcdWriteData(color);    //写数据
//    LcdWriteData(color);    //写数据
//    LcdWriteData(color);    //写数据
//    LcdWriteData(color);    //写数据
//    LcdWriteData(color);    //写数据
}
/*
函数功能：画点(变细)
函数形参：x,y:坐标
*/
void LcdDrawPoint3(u16 x,u16 y,u16 color)
{
    LcdSetCursor(x,y);          //设置光标位置 
    LcdWriteReg(0X2C);          //开始写入GRAM
    LcdWriteData(color);    //写数据
//    LcdWriteData(color);    //写数据
//    LcdWriteData(color);    //写数据
//    LcdWriteData(color);    //写数据
//    LcdWriteData(color);    //写数据
//    LcdWriteData(color);    //写数据
//    LcdWriteData(color);    //写数据
}

/*
函数功能：任意角度画线，标准加粗
void LcdDrawAngleLine2(u32 x0,u32 y0,double a,u32 n,u32 c,u32 mode)
*/

void Lcdline_add(u32 x,u32 y,double a,u16 n,u16 c, u8 add )
{
    u8 i;
    for(i=1;i<add;i++)
    {
        x-=i;
        y-=i;
        LcdDrawAngleLine2(x,y,a,n,c,1);
    }
    for(i=1;i<add;i++)
    {
        x+=i;
        y+=i;
        LcdDrawAngleLine2(x,y,a,n,c,1);
    }
}