51单片机多功能液晶显示日期、温度、和闹钟

实现这个功能，我们需要以下硬件和软件：

硬件：
- 51单片机
- 16x2液晶显示屏
- DS18B20温度传感器
- 4x4矩阵键盘
- 蜂鸣器

软件：
- Keil C编译器
- Proteus仿真软件

程序实现步骤：

1. 初始化液晶显示屏、温度传感器和键盘。
2. 设置当前日期和时间。
3. 显示当前日期和时间。
4. 读取温度传感器数据，并将其显示在液晶屏上。
5. 通过键盘输入设置闹钟时间，并将其存储在EEPROM中。
6. 每秒钟检查一次当前时间是否与闹钟时间相等，若相等则触发蜂鸣器。
7. 通过键盘输入可以修改当前日期和时间。

下面是一个简单的程序框架，供参考：

#include <reg51.h>
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>

// 定义液晶显示屏引脚
sbit LCD_RS = P2^0;
sbit LCD_RW = P2^1;
sbit LCD_EN = P2^2;
sbit LCD_D4 = P2^4;
sbit LCD_D5 = P2^5;
sbit LCD_D6 = P2^6;
sbit LCD_D7 = P2^7;

// 定义温度传感器引脚
sbit DQ = P1^0;

// 定义蜂鸣器引脚
sbit BUZZER = P3^7;

// 定义键盘引脚
sbit ROW1 = P0^0;
sbit ROW2 = P0^1;
sbit ROW3 = P0^2;
sbit ROW4 = P0^3;
sbit COL1 = P0^4;
sbit COL2 = P0^5;
sbit COL3 = P0^6;
sbit COL4 = P0^7;

// 定义全局变量
unsigned char sec, min, hour, day, month, year;
unsigned char alarm_hour, alarm_min;
unsigned char temperature[2];
unsigned char key_value;
unsigned char key_flag;

// 函数声明
void init_lcd();
void lcd_write_cmd(unsigned char cmd);
void lcd_write_data(unsigned char dat);
void lcd_clear();
void lcd_puts(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *s);
void init_ds18b20();
void ds18b20_read_temperature();
void init_timer0();
void init_key();
unsigned char get_key_value();
void set_time();
void set_alarm();
void check_alarm();

void main()
{
    // 初始化
    init_lcd();
    init_ds18b20();
    init_timer0();
    init_key();

    // 设置当前时间
    sec = 0;
    min = 0;
    hour = 0;
    day = 1;
    month = 1;
    year = 0;

    // 显示当前时间
    lcd_clear();
    lcd_puts(0, 0, "Date: 00/00/00");
    lcd_puts(0, 1, "Time: 00:00:00");

    while(1)
    {
        // 读取温度传感器
        ds18b20_read_temperature();
        // 显示温度
        lcd_puts(12, 0, temperature);

        // 检查闹钟
        check_alarm();

        // 检查键盘输入
        key_value = get_key_value();
        if (key_value != 0)
        {
            key_flag = 1;
            switch (key_value)
            {
                case 1: set_time(); break;
                case 2: set_alarm(); break;
            }
        }
        else
        {
            key_flag = 0;
        }
    }
}

// 初始化液晶显示屏
void init_lcd()
{
    // 设置引脚方向
    LCD_RS = 0;
    LCD_RW = 0;
    LCD_EN = 0;
    LCD_D4 = 0;
    LCD_D5 = 0;
    LCD_D6 = 0;
    LCD_D7 = 0;
    // 等待液晶屏上电稳定
    delay_ms(50);
    // 初始化液晶屏
    lcd_write_cmd(0x28);
    lcd_write_cmd(0x0c);
    lcd_write_cmd(0x06);
    lcd_write_cmd(0x01);
    delay_ms(5);
}

// 向液晶屏写命令
void lcd_write_cmd(unsigned char cmd)
{
    LCD_RS = 0;
    LCD_RW = 0;
    LCD_EN = 0;
    _nop_();
    _nop_();
    LCD_D4 = (cmd >> 4) & 0x01;
    LCD_D5 = (cmd >> 5) & 0x01;
    LCD_D6 = (cmd >> 6) & 0x01;
    LCD_D7 = (cmd >> 7) & 0x01;
    _nop_();
    LCD_EN = 1;
    _nop_();
    _nop_();
    LCD_EN = 0;
    _nop_();
    _nop_();
    LCD_D4 = cmd & 0x01;
    LCD_D5 = (cmd >> 1) & 0x01;
    LCD_D6 = (cmd >> 2) & 0x01;
    LCD_D7 = (cmd >> 3) & 0x01;
    _nop_();
    LCD_EN = 1;
    _nop_();
    _nop_();
    LCD_EN = 0;
    delay_us(50);
}

// 向液晶屏写数据
void lcd_write_data(unsigned char dat)
{
    LCD_RS = 1;
    LCD_RW = 0;
    LCD_EN = 0;
    _nop_();
    _nop_();
    LCD_D4 = (dat >> 4) & 0x01;
    LCD_D5 = (dat >> 5) & 0x01;
    LCD_D6 = (dat >> 6) & 0x01;
    LCD_D7 = (dat >> 7) & 0x01;
    _nop_();
    LCD_EN = 1;
    _nop_();
    _nop_();
    LCD_EN = 0;
    _nop_();
    _nop_();
    LCD_D4 = dat & 0x01;
    LCD_D5 = (dat >> 1) & 0x01;
    LCD_D6 = (dat >> 2) & 0x01;
    LCD_D7 = (dat >> 3) & 0x01;
    _nop_();
    LCD_EN = 1;
    _nop_();
    _nop_();
    LCD_EN = 0;
    delay_us(50);
}

// 清屏
void lcd_clear()
{
    lcd_write_cmd(0x01);
    delay_ms(5);
}

// 在指定位置显示字符串
void lcd_puts(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *s)
{
    unsigned char i;
    if (y == 0)
        lcd_write_cmd(0x80 + x);
    else if (y == 1)
        lcd_write_cmd(0xc0 + x);
    for (i = 0; s[i] != '\0'; i++)
        lcd_write_data(s[i]);
}

// 初始化温度传感器
void init_ds18b20()
{
    unsigned char presence;
    DQ = 1;
    delay_us(5);
    DQ = 0;
    delay_us(500);
    DQ = 1;
    delay_us(30);
    presence = DQ;
    delay_us(500);
    if (presence == 0)
    {
        DQ = 1;
        delay_us(500);
    }
}

// 读取温度传感器数据
void ds18b20_read_temperature()
{
    unsigned char i;
    unsigned char temp[2];
    float temperature_float;
    DQ = 0;
    delay_us(500);
    DQ = 1;
    delay_us(5);
    DQ = 0;
    delay_us(20);
    DQ = 1;
    delay_us(5);
    for (i = 0; i < 2; i++)
    {
        temp[i] = 0;
        for (j = 0; j < 8; j++)
        {
            DQ = 0;
            delay_us(2);
            DQ = 1;
            delay_us(2);
            temp[i] |= (DQ << j);
        }
    }
    temperature_float = (float)((temp[1] << 8) | temp[0]) / 16.0;
    sprintf(temperature, "%.1fC", temperature_float);
}

// 初始化定时器0
void init_timer0()
{
    TMOD &= 0xf0;
    TMOD |= 0x01;
    TH0 = 0xfc;
    TL0 = 0x67;
    EA = 1;
    ET0 = 1;
    TR0 = 1;
}

// 定时器0中断服务函数
void timer0_isr() interrupt 1
{
    static unsigned char cnt = 0;
    static unsigned char flag = 0;
    TH0 = 0xfc;
    TL0 = 0x67;
    cnt++;
    if (cnt >= 20)
    {
        cnt = 0;
        flag = 1;
    }
    if (flag)
    {
        sec++;
        if (sec >= 60)
        {
            sec = 0;
            min++;
            if (min >= 60)
            {
                min = 0;
                hour++;
                if (hour >= 24)
                {
                    hour = 0;
                    day++;
                    if (day >= 32)
                    {
                        day = 1;
                        month++;
                        if (month >= 13)
                        {
                            month = 1;
                            year++;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        flag = 0;
    }
}

// 初始化键盘
void init_key()
{
    ROW1 = 1;
    ROW2 = 1;
    ROW3 = 1;
    ROW4 = 1;
}

// 读取键盘输入
unsigned char get_key_value()
{
    unsigned char key_value = 0;
    if (COL1 == 0)
    {
        delay_ms(10);
        if (COL1 == 0)
            key_value = 1;
    }
    if (COL2 == 0)
    {
        delay_ms(10);
        if (COL2 == 0)
            key_value = 2;
    }
    return key_value;
}

// 设置时间
void set_time()
{
    unsigned char i;
    unsigned char time[9];
    lcd_clear();
    lcd_puts(0, 0, "Set time");
    lcd_puts(0, 1, "HH:MM:SS");
    time[0] = hour / 10 + '0';
    time[1] = hour % 10 + '0';
    time[2] = ':';
    time[3] = min / 10 + '0';
    time[4] = min % 10 + '0';
    time[5] = ':';
    time[6] = sec / 10 + '0';
    time[7] = sec % 10 + '0';
    time[8] = '\0';
    lcd_puts(9, 1, time);
    while (1)
    {
        key_value = get_key_value();
        if (key_value != 0 && key_flag == 0)
        {
            key_flag = 1;
            switch (key_value)
            {
                case 1: hour++; if (hour >= 24) hour = 0; break;
                case 2: min++; if (min >= 60) min = 0; break;
            }
            time[0] = hour / 10 + '0';
            time[1] = hour % 10 + '0';
            time[3] = min / 10 + '0';
            time[4] = min % 10 + '0';
            lcd_puts(9, 1, time);
        }
        else if (key_value == 0 && key_flag == 1)
        {
            key_flag = 0;
        }
        if (key_value == 1 && key_flag == 1)
        {
            for (i = 0; i < 3; i++)
            {
                lcd_write_cmd(0x10);
            }
            break;
        }
    }
}

// 设置闹钟
void set_alarm()
{
    unsigned char i;
    unsigned char time[6];
    lcd_clear();
    lcd_puts(0, 0, "Set alarm");
    lcd_puts(0, 1, "HH:MM");
    time[0] = alarm_hour / 10 + '0';
    time[1] = alarm_hour % 10 + '0';
    time[2] = ':';
    time[3] = alarm_min / 10 + '0';
    time[4] = alarm_min % 10 + '0';
    time[5] = '\0';
    lcd_puts(9, 1, time);
    while (1)
    {
        key_value = get_key_value();
        if (key_value != 0 && key_flag == 0)
        {
            key_flag = 1;
            switch (key_value)
            {
                case 1: alarm_hour++; if (alarm_hour >= 24) alarm_hour = 0; break;
                case 2: alarm_min++; if (alarm_min >= 60) alarm_min = 0; break;
            }
            time[0] = alarm_hour / 10 + '0';
            time[1] = alarm_hour % 10 + '0';
            time[3] = alarm_min / 10 + '0';
            time[4] = alarm_min % 10 + '0';
            lcd_puts(9, 1, time);
        }
        else if (key_value == 0 && key_flag == 1)
        {
            key_flag = 0;
        }
        if (key_value == 1 && key_flag == 1)
        {
            for (i = 0; i < 3; i++)
            {
                lcd_write_cmd(0x10);
            }
            break;
        }
    }
}

// 检查闹钟
void check_alarm()
{
    if (hour == alarm_hour && min == alarm_min && sec == 0)
    {
        BUZZER = 1;
        delay_ms(500);
        BUZZER = 0;
    }
}