单片机课程设计-智能电子钟

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1、 智 能 电 子 钟 设 计 摘要AT89S52 单片机完全兼容 51 单片机,列单片机的应用日趋广泛。本文设计了一种基 ATC89S52 单片机，使用 Dallas 的一线制数字温度计DS18B20 作为温度传感器，实时时钟芯片 DS1302 提供当前日期和时间数据，并将实时的日期和温度数据字符型液晶显示器 LCD1602 上显示，本次设计的智能电子钟钟采用数字电路对日期和温度进行控制设置，采用LCD 液晶显示，以 24 小时的计时方式，根据 LCD 显示原理进行显示，定时器计数。在本次设计中，电路具有显示日期、时间、温度的基本功能，还可以实现对它们的调整。本次设计要达到的目的是：具有时间显

2、示和手动校对功能，24 小时制；具有年、月、日显示和手动校对功能；具有显示当前星期的功能；具有闹铃功能；具有环境温度采集功能；掉电后无需重新设置时间和日期；系统不但接口设计简单、便于控制，而且具有很好的人机界面，可以对当前的时间进行调整。关键字：单片机 智能电子钟 数字电路 智能电1智 能 电 子 钟 的 设 计 1 设计的任务1.1 课题开发背景随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作,因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。基于当前市场上的玩具市场需求量大，其中智能电子钟就是一个很好的应用方面，利用单片机能完成基本显示时间和日期的功能，同时还能显示温

3、度的。1.2 课题研究的目的和意义利用 AT89S52 单片机自带资源，设计一款能实现显示时间和其它的智能功能的电子钟。1.3 课题的主要研究工作本课题设计的主要工作有以下几个方面：（1）设计出能实时的检测温度。（2）液晶屏可以显示当前的时间、日期、星期。（3）通过按键可以通过对上述内容进行调整。（4）具有定时功能和蜂鸣器报时功能。（5）根据定时功能来控制收音机和灯具的开关。 智能电2智 能 电 子 钟 的 设 计 2 总体方案设计2.1 设计内容完成基于 LCD 液晶显示的多功能数字钟的设计。要求该电路具有显示日期、时间、温度的基本功能，还可以实现对它们的调整。本次设计要达到的目的是：具有时

4、间显示和手动校对功能，24 小时制；具有年、月、日显示和手动校对功能；具有显示当前星期的功能；具有闹铃功能；具有环境温度采集功能；掉电后无需重新设置时间和日期；采用单片机 AT89S52 芯片以及相关的芯片来实现多功能的数字钟。该设计选用一线制温度计 DS18B20 作为温度传感器,实时时钟芯片 DS1302提供当前日期和时间数据,并将实时的日期和温度数据在字符型液晶显示器 LCD1602 上显示出来。本文设计了一种基 AT89S52 单片机，使用Dallas 的一线制数字温度计 DS18B20 作为温度传感器，实时时钟芯片DS1302 提供当前日期和时间数据，并将实时的日期和温度数据字符型液

5、晶显示器 LCD1602 上显示，本次设计的多功能数字钟采用数字电路对日期和温度进行控制设置，我们采用 LCD 液晶显示，以 24 小时的计时方式，根据 LCD 显示原理进行显示，定时器计数。在本次设计中，电路具有显示日期、时间、温度的基本功能，还可以实现对它们的调整。本次设计要达到的目的是：具有时间显示和手动校对功能，24 小时制；具有年、月、日显示和手动校对功能；具有显示当前星期的功能；具有闹铃功能；具有环境温度采集功能；掉电后无需重新设置时间和日期。系统不但接口设计简单、便于控制,而且具有很好的人机界面,可以通过几个按键对当前的时间进行调整,对闹钟进行随意设置，以及温度超过上下限会自动进

6、行报警（LED 亮）等功能。其原理框图如下图 2.1 所示： 智能电3智 能 电 子 钟 的 设 计 图 2.1 数字钟原理框图在现代 SOC 技术的引领下，人们对低故障、高实时、高可靠、高稳定的性能更加青睐，其抗干扰性强,加密性强,超低功耗,可以远程升级,内部有专用复位电路,价格也较便宜,结合本设计的要求及综合以上比较的情况，我们选择用 AT89S52 单片机芯片来实现本次设计。3 单元模块设计3.1 各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1 温度采集电路DS18B20 是美国 Dallas 半导体公司生产的一线制数字温度传感器。测量范围为- 50 + 125 ,精度可达 0. 1 ,不需 A

7、 /D 转换电路,直接将温度值转换成数字量。温度数据的传输,只需要一根数据线,直接将数据线与单片机的 P3.6 口相连接。其图如下 3.1 所示：串行通信接口电路LCD1602液晶显示键盘控制电路时钟电路供电电路蜂鸣报时AT89S52 单片机温度采集电压转换电路 智能电4智 能 电 子 钟 的 设 计 GND1I/O2VC3US8B0+5.KRP6图 3.1 温度采集 3.1.2 DS1302 时钟电路DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时。DS1302 用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的

8、数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。DS1302 提供 2 个电源引脚:一个(VCC2)接主电源；另一个(VCC1)接备用电源。其图如下 3.2 所示： Y7HzcXlkTuF9图 3.2 DS1302 时钟电路 智能电5智 能 电 子 钟 的 设 计 3.1.3 串行通信接口电路MAX232 是电压转换芯片，将 TTL 电平转换成可以和电脑串口匹配的电压。DB9 通过下载线缆与电脑连接，可以将程序下载到单片机上。其图如下 3.3 所示： 13082947C+GND-V6UMAXJuFTR图 3.3 RS232 串行通信3.1.4 电源电路为了便于使用，本次采用了把交流的 2

9、20V 经变压器再经 LM7805B 变为单片机所使用的 5V 电源，如图 3.4。 智能电6智 能 电 子 钟 的 设 计 D10.3uFC2VotinGNLM7854T+图 3.4 电源电路3.1.5 按键电路本次设计中用到了 4*4 的矩阵键盘列阵，通过赋低电平选中其中一列，以便来控制时，分，秒，年，月，日，以及闹钟的调整。其电路如图 3.5： S9P图 3.5 按键控制电路3.1.6 液晶显示显示电路本设计中会将时分秒，年月日周以及闹钟的设置，温度全部都会显示到液晶 LCD1602 上面，其具有 162 能够显示所有英文大小写字母， 智能电7智 能 电 子 钟 的 设 计 0 到 9

10、十个数字以及一些常用的符号。该液晶在 4.5V 到 5.5V 电压范围内都能正确工作，平均工作电流为 2mA。液晶 HS162 共 16 个管脚。但是由于原理图中电路很简单并且只用到接插件所以此处没有给出原理图。3.2 特殊器件介绍3.2.1 AT89S52 单片机芯片AT89S52 功能特性描述AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 C

11、PU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节Flash，256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位

12、为止。其图如下 3.6 所示：图 3.6 AT89S52 引脚图 智能电8智 能 电 子 钟 的 设 计 3.2.2 DS1302 介绍DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加 31 字节静态 RAM，采用 SPI 三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和 RAM 数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月、年，一个月小于 31 天时可自动进行调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达 2.55.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源） ，可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行。DS1302 是以下的特性：双

13、电源管脚用于主电源和备份电源供应，Vcc1 为课编程涓流充电电源，附加七个字节存储器。其外部引脚分配如图所示：图 3.7 DS1302 的外部时钟引脚分配3.2.3 温度传感器 DS18B20采用独特的一线接口，可用数据总线供电，电压范围为 3.0 V 至 5.5 V 无需备用电源。测量温度范围为-55至+125 。华氏相当于是-67F 到 257 华氏度 -10 C 至+85 C 范围内精度为 0.5。温度传感器可编程的分辨率为 912 位 温度转换为 12 位数字格式最大值为 750 毫秒 用户可定义的非易失性温度报警设置应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电子产品温度计，或任何热敏感系统

14、。DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH和 TL、配置寄存器。该装置信号线高的时候，内部电容器储存能量通由1 线通信线路给片子供电，而且在低电平期间为片子供电直至下一个高 智能电9智 能 电 子 钟 的 设 计 电平的到来重新充电。图 3.8 DS18B20 的管脚3.2.4 液晶显示 LCD1602HS1602 是目前最常用的字符液晶之一。具有 162 能够显示所有英文大小写字母，0 到 9 十个数字以及一些常用的符号。该液晶在 4.5V 到5.5V 电压范围内都能正确工作，平均工作电流为 2mA。液晶 HS162 共 16个管脚.RS 为寄存器选择信号，RW 为读写选择信号，通过这两种信号的不同组合可对液晶进行读写命令和读写数据的操作。1602 液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了 160 个 HS162 是目前最常用的字符液晶之一。具有 162 能够显示所有英文大小写字母，0 不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是 B（41H） ，显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A” 。在操作液晶时，