红外遥控多功能数字钟

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1、编码： 山东省第三届大学生物理科技创新大赛山东省第三届大学生物理科技创新大赛 研究报告研究报告作品名称：作品名称： 红外遥控多功能数字钟红外遥控多功能数字钟 学校全称：学校全称： 申报者姓名：申报者姓名： 指导教师：指导教师： 类别：E 类实验方法研究（A 类） 自制实验教学仪器（B 类） 物理量智能化测量（C 类） 实验模拟与仿真（D 类）实用创新（E 类）红外遥控多功能数字钟红外遥控多功能数字钟摘摘要要: : 本项目设计完成了一种多功能数字钟。在进行了各单元电路方案的比较论证基础上，确定以 ATMEL 公司的 AT89C52 单片机作为控制核心，以DS1302 作为定时器系统的核心器件，系

2、统显示选用 LCD12864 液晶，使用18B20 以及 HSM-20G 分别实时检测并显示温度 、湿度。该多功能数字钟界面清晰，美观大方，除了具备基本数字钟的万年历功能外，还具有可调闹钟的铉铃声，语音报时，红外遥控，并能够检测温度和湿度等多种功能。除了现有功能，还可以根据用户需要进行扩展。关关键键词词：数字钟，时钟万年历、AT89C52，红外遥控、12864 液晶1 1设计方案设计方案设计并制作的这个多功能数字钟，实现年月日时分秒的液晶显示，定时功能的实现，红外遥控，以及其他一些扩展功能，上述各模块的方案如下：1.11.1 微控制器模块微控制器模块采用 Atmel 公司出产的 AT89C52

3、 单片机。51 单片机价格便宜，应用广泛，编程方便可以很简单的实现题目要求，如果系统需要增加语音播报功能，还需外接语音芯片，实现较为复杂，可以选择 SPCE061A 单片机，不过其价格贵且复杂，此处选择 51 单片机。1 1. .2 2 日日历历时时钟钟利用 DS1302 作为多功能电子钟的核心部件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，可以提供秒、分、时、日、星期、月、年，月份少的自动调整，同时也具有闰年补偿功能，相比 51 单片机的内部时钟有更好的精确度，很满足这个项目的要求。1 1. .3 3 键键盘盘控控制制模模块块方案:采用矩阵键盘进行编程和控

4、制操作，可利用的键盘个数满足要求，而且占用的单片机端口相对较少，利用率高，对于扩展功能提供发展空间。1 1. .4 4 红红外外遥遥控控控控制制模模块块方案:在键盘控制基础上添加由一体化红外接收头构成的红外遥控，这种接收器集成有晶振、AGC、AGC 控制器、放大器、带通滤波器、波形探测器和波形整流器等部分。成熟的产品有低功耗、高灵敏度和良好的抗干扰能力等优点。可远距离进行控制，更加方便实用。1 1. .5 5 显显示示模模块块电子钟的最终目的就是让人可以清楚的了解其功能，所以交互界面就很重要，选择了 LCD12864 作为显示设备，它既能显示数字和文字，又可以清晰显示图形信息，稳定性很好，在这

5、里作为数字钟的显示器很适合。1 1. .6 6 温温度度检检测测模模块块多功能电子钟的温度显示部分要精确到十分位，选择 DS18B20 作为检测设备，其具有零待机功耗，独特的单线接口方式，在微处理器连接时仅仅需要一条口线就可以实现微处理器与 DS18B20 的双向通信，成本相对较低，方便使用等特点。1 1. .7 7 湿湿度度检检测测模模块块采用 HSM-20G 作为湿度检测模块。它采用电阻式传感元件， 成本低、互换性好，湿滞小、耐高湿、抗污染、微型化，湿度输出受温度影响极小， 线性电压信号输出。1 1. .6 6 声声音音发发生生模模块块采用小喇叭作为闹钟模块发声设备。小喇叭应用灵活，可用于

6、各种频率的信号发声，对于短周期脉冲依旧能发出声音，且驱动电压只需 5V。2 2 系系统统设设计计部部分分2 2. .1 1 系系统统硬硬件件设设计计本系统以 AT89C52 为控制核心通过 LCD12864 进行实时显示，处理器接受两个芯片输出的实时数据，通过数据处理控制蜂鸣器并且显示相应的时间，按键模块及红外控制模块随时可以进行手动调整。程序流程图见图 1。图 1 系统硬件设计流程图2 2. .2 2 系系统统软软件件设设计计经过我们的分析得到如下结论，要使整个系统稳定且高效的运行，则程序之间的配合要达到互不干扰的程度，严格按照芯片的驱动程序对各个芯片经行初始化，进而进行控制。总的程序框图如

7、图 2 所示：AT89C52 单片机DS18 B20 温度 检测DS130 2 时钟 芯片按 键 模 块红外 遥控纽扣电池 供电单线交互 数据LCD12864 显示 数字钟喇叭 报时HSM- 20G 湿度检 测电 源 模 块进入菜单开机上 电DS1302、DS18B20、 HSM-20G 等初始化开机画面显示 LCD 显示：图片 1外部中断初始化，闹铃扫描 初始化读 DS1302、DS18B20 HSM-20G 的数据显示时间温湿度等有无红外发 射（闹铃） 信号红外键值的读取及转 化函数红外响应函数液晶显示到菜单界面 （或闹铃功能响应）NY红外键值读取 成功？N清空接收数据并初始 化读取当前键

8、值对应的 菜单子程序，并在次 响应红外接收信号 （闹铃功能类似）红外检测机键值读取判断按键发生后要跳 出的条件。检测是否有新信号， 有则判断是否为有效 地操作指令，是则执 行相应操作图 2 系统软件设计流程图3 3实实验验与与调调试试3.1.利用 12864 显示测试得到多功能电子钟部分功能显示：显示时间，日期，农历，温湿度 节假日提醒闹闹钟钟备备忘忘3 3. .2 2 调调试试用用实实验验板板整整机机图图对所需要达到的效果进行调试，先利用实验板进行程序的调试，以及温度 检测，按键，报时等模块的调试检测，为以后的实物制作提供有力的数据和实 验支持。3 3. .3 3各模块正常工作检测结果各模块

9、正常工作检测结果项目次数秒表时间与数 字钟时间差液晶屏显示是 否出现差错按键调整过程 中是否出错闹钟时间与表 规定时间差闹钟鸣 叫时间10.3否否1.26020.3否否0.86030.5否否1.15940.5否否1.06150.4否否0.560注意：单位都是秒，且每次记录测试间隔十二分钟，最后一项多次重启后测得从以上实验结果以及实现板测试中可以认为实验程序，以及各个检测的部件可以安全并在实验误差允许的范围内工作，制作实物可以参照实验板制作。4 4结结论论通过用以上讨论以及实验的验证，以 51 单片机芯片为核心部件，HSM-20G 芯片作为温湿度检测传感器和 DS1302 芯片的使用为辅助，使我们的多功能数字钟实现了：年月日甚至时分秒的精确显示、温度湿度的实时监控、阴历阳历的自由转换、红外线遥控和接收装置组成远距离控制、大屏幕液晶屏显示、内嵌定时与报时装置等功能。在原有的基本时钟功能上利用在本科期间学习的检测，电路知识扩展了一些实用功能，并且测试的各项数据精确可靠，最终并以实物展示成果。最后利用传统的八音盒作为包装基础使实物不但具有实用价值而且也不乏观赏价值。 在这制作的过程中，我们遇到许多难题，通过我们的努力，及老师的帮助基本得以解决。这次制作，增强了我们的实践能力，懂得了联系实际的重要性。在时间允许的情况下还可以利用简单的机械传动装置完成简单的扩展功能，是其更有观赏价值。