多功能智能電子鐘的設(shè)計(jì)

袁玉霞+++李冰

摘 要：該設(shè)計(jì)以STC89C52為主控芯片，結(jié)合著DS1302芯片、DHT11芯片及LCD顯示模塊設(shè)計(jì)了一款多功能智能電子鐘。該設(shè)計(jì)能準(zhǔn)確顯示年、月、日、時(shí)、分、秒，同時(shí)可以進(jìn)行閏年的補(bǔ)償，還可以顯示溫度、濕度，具有鬧鐘響鈴的功能，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壽命長(zhǎng)，誤差低。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；多功能；電子鬧鐘

1 研究背景

隨著生活壓力的增大，我們經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，快生活已經(jīng)悄悄地侵入了我們的世界，同時(shí)，已經(jīng)成為我們?nèi)穗H交往等生活中必要地素質(zhì)體現(xiàn)，從而對(duì)時(shí)間的要求提高了，同時(shí)顯示的視覺感美感也進(jìn)一步提高了，要求顯示的更加直觀了更加精確了，同時(shí)也需要準(zhǔn)時(shí)提醒的功能了。該設(shè)計(jì)能準(zhǔn)確顯示年、月、日、時(shí)、分、秒，同時(shí)可以進(jìn)行閏年的補(bǔ)償，還可以顯示溫度、濕度，具有鬧鐘響鈴的功能，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壽命長(zhǎng)，誤差低。

2 整體設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：

打開電源后具體顯示如下：

日歷顯示為陽歷和農(nóng)歷

顯示如陽歷2016年1月25日

農(nóng)歷12-16

溫度顯示：如溫度05°

星期顯示：如星期01

濕度顯示：如濕度28%

時(shí)間顯示：如21：42：33

其中時(shí)間、星期、日歷都是可以通過按鍵可以調(diào)控的，鬧鐘也是可以通過按鍵進(jìn)行定時(shí)的，定的時(shí)間到了通過蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。

按照整體的設(shè)計(jì)要求，使用五大模塊相結(jié)合的設(shè)計(jì)構(gòu)造，有液晶LCD12864展示數(shù)字與漢字模塊、時(shí)間設(shè)定整理（DS1302）模塊，溫度與濕度判斷、采集模塊和按鍵手動(dòng)調(diào)整控制模塊、鬧鐘與蜂鳴聲音報(bào)警模塊。具體的思路框圖如圖1所示。

3 硬件電路

本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，硬件部分分五大模塊構(gòu)造而成：液晶顯示、溫度濕度收集運(yùn)算，時(shí)間運(yùn)算校準(zhǔn)處理、手動(dòng)獨(dú)立按鍵調(diào)整設(shè)置，鬧鐘定時(shí)蜂鳴報(bào)警。用到的硬件模塊主要有：（1）STC89C52單片機(jī)，作為主控方，其最小系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。（2）DS1302，主要的時(shí)鐘芯片，其主要的接口電路設(shè)計(jì)。（3）DHT11，作為采集現(xiàn)場(chǎng)溫度與濕度集于一體的芯片。（4）鬧鐘定時(shí)蜂鳴器報(bào)警的設(shè)計(jì)及LCD顯示信息的設(shè)計(jì)。

下面簡(jiǎn)要介紹一下這幾大模塊：（1）STC89C52單片機(jī)。該芯片為整個(gè)電路部分的核心芯片，連接著該設(shè)計(jì)中的其他幾大模塊。為了方便溫度與濕度的收集、校準(zhǔn)、計(jì)算，選擇市場(chǎng)上常見的且功能強(qiáng)大的DHT11芯片。時(shí)間處理模塊，選擇我們實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的，且具有計(jì)算校準(zhǔn)年份月份時(shí)間及星期，同時(shí)還有自動(dòng)調(diào)正閏年的DS1302時(shí)鐘芯片。按鍵模塊，采用4個(gè)獨(dú)立按鍵的形式進(jìn)行，一個(gè)鍵為進(jìn)行年份、時(shí)間、日期、星期、以及鬧鐘的選擇，同時(shí)這個(gè)鍵也是移動(dòng)鍵；一個(gè)鍵為數(shù)字進(jìn)行加一的按鍵及鬧鐘開關(guān)的控制鍵；一個(gè)鍵為數(shù)字進(jìn)行減一的按鍵；一個(gè)鍵為還原鍵。鬧鐘到點(diǎn)報(bào)警，采用蜂鳴器，在所定鬧鐘時(shí)間到時(shí)，通過發(fā)出響聲來進(jìn)行報(bào)警提示。最后數(shù)據(jù)的展示模塊選擇液晶顯示屏，來顯示前面計(jì)算得到的數(shù)據(jù)以及設(shè)定好的漢字，其中液晶屏，我們使用LCD12864。（2）DS1302是達(dá)拉斯公司產(chǎn)的一種芯片用在時(shí)鐘上面，其芯片操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，同時(shí)還可以進(jìn)行時(shí)間格式選擇，是使用24小時(shí)格式還是選擇12小時(shí)格式，可以根據(jù)需要自我選擇，還可以進(jìn)行自動(dòng)閏年的校準(zhǔn)以及時(shí)間年份確定。同時(shí)其連接單片機(jī)操作也很簡(jiǎn)單，只用其中的復(fù)位以及串行時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線就可以了。并且耗能小。（3）DHT11傳感器模塊設(shè)計(jì)。這一類型的傳感器即DHTXX系列，傳感器的輸出具有良好的數(shù)字信號(hào)，還可以進(jìn)行校準(zhǔn)溫濕度復(fù)合。為了保證產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性，這一型號(hào)的產(chǎn)品，還應(yīng)用了溫度濕度傳感技術(shù)，以及專用于采集的數(shù)字模塊，幾項(xiàng)功能疊加在一起。（4）按鍵模塊設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)共利用5個(gè)手動(dòng)按鍵，復(fù)位鍵和4個(gè)調(diào)控鍵，這4個(gè)按鍵采用各自獨(dú)立的方式，同時(shí)進(jìn)行相互配合，我們通過這四個(gè)按鍵進(jìn)行對(duì)時(shí)間年份以及星期進(jìn)行所需要的調(diào)整，但功能有限，不能對(duì)溫度濕度的手動(dòng)校準(zhǔn)，另外這樣做可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序編寫，減輕一定的麻煩，同時(shí)，還有利于后期的電路維修以及檢查。（5）鬧鐘報(bào)警電路設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)增添了鬧鐘報(bào)警功能，通過手動(dòng)調(diào)整設(shè)定時(shí)間，當(dāng)時(shí)間到時(shí)，就會(huì)通過蜂鳴器來發(fā)出響聲提示我們所設(shè)計(jì)的時(shí)間到了。蜂鳴器是我們生活中以及實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用到的報(bào)警器，在這次設(shè)計(jì)電路中使用不僅降低了設(shè)計(jì)成本，還進(jìn)一步優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案，有利于焊接。

4 軟件設(shè)計(jì)

此設(shè)計(jì)需要以下幾種模塊的程序編寫構(gòu)成完整的軟件設(shè)計(jì)，有公歷年份日期計(jì)算程序，溫度濕度采集校準(zhǔn)計(jì)算編程，鬧鐘到點(diǎn)報(bào)警編程，按鍵判斷操作程序。該程序需要在單片機(jī)的引腳和初始化命令的情況下，按照程序開始對(duì)操作開始進(jìn)行初始化。結(jié)束后，進(jìn)入溫度和濕度的收集校準(zhǔn)計(jì)算的程序。溫濕度測(cè)量設(shè)備根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及有關(guān)實(shí)際情況，自動(dòng)讀取溫濕度。然后將程序運(yùn)行到年度程序中，定時(shí)計(jì)算日歷時(shí)間及星期等信息。然后輸入判斷程序的關(guān)鍵，確定是否有沒有按按鈕，如果沒有，直接調(diào)用來計(jì)算假日計(jì)劃，根據(jù)相關(guān)信息的節(jié)日來計(jì)算，如果你按按鈕，更新相關(guān)的關(guān)鍵t變量的假期計(jì)算程序，修改后，根據(jù)相關(guān)變量再計(jì)算所需的數(shù)據(jù)信息。最后是顯示程序，將前面我們進(jìn)行功能設(shè)計(jì)所得到的信息顯示在液晶屏上，此時(shí)所采用的液晶顯示芯片選擇LCD12864液晶屏幕顯示。

5 結(jié)束語

此設(shè)計(jì)使用數(shù)字進(jìn)行清晰的顯示，將所需要的信息如時(shí)間、年份、月份和當(dāng)時(shí)的溫度與濕度等得到的信息在液晶顯示屏上展示出來，同時(shí)還可以手動(dòng)對(duì)時(shí)間以及鬧鐘進(jìn)行設(shè)定。此設(shè)計(jì)使用5V的電壓作為電源來供電，利用的是以STC89C52單片機(jī)為主要控制系統(tǒng)，耗能低。

設(shè)計(jì)的多功能智能電子鐘易于閱讀，液晶顯示清晰，設(shè)計(jì)電路所用元器件少且簡(jiǎn)單，成本低，同時(shí)展示的功能比較齊全，優(yōu)點(diǎn)多，根據(jù)現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)和電子測(cè)量?jī)x器的不斷完善，其市場(chǎng)需求是非常樂觀的。

參考文獻(xiàn)

[1]莫玉華.基于實(shí)時(shí)鐘芯片的萬年歷設(shè)計(jì)[J].電子世界，2013（14）.

[2]滕振芳，張昆.基于單片機(jī)的電子萬年歷的設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程，2010（06）.

作者簡(jiǎn)介：袁玉霞（1982-），女，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)楣怆娭悄芸刂啤?/p>

李冰（1989-），男，碩士研究生，助教，研究方向?yàn)橹悄芙煌ā?