基于51单片机的多功能电子钟的设计

B-1多功能电子钟设计报告组员：彭希灵、冯旭鑫、张正鹏完成时间：2016年5月9日目录1.摘要.........................................................................................................42.设计任务.................................................................................................42.1基本要求...........................................................................................42.2发挥部分...........................................................................................43.方案论证与比较.....................................................................................53.1显示部分...........................................................................................53.2时钟部分...........................................................................................53.3闹铃部分...........................................................................................63.4温度采集部分..................................................................................64.总体方案.................................................................................................64.1工作原理......................................................................................64.2总体设计...........................................................................................65.系统硬件设计.........................................................................................75.1STC89C51单片机最小系统...........................................................75.2时钟模块...........................................................................................85.3LCD液晶显示模块.........................................................................95.4闹钟响铃模块................................................................................105.5温度测量模块................................................................................106.系统软件设计.......................................................................................116.1main模块.......................................................................................116.2ds1302模块....................................................................................116.3lcd12864模块.................................................................................126.4key模块..........................................................................................126.5ringlock模块..................................................................................136.6menu模块和DS18B20模块.........................................................137.测试与结果分析...................................................................................138.总结.......................................................................................................14参考文献...................................................................................................14附录一.......................................................................................................15附录二.......................................................................................................1641.摘要本设计采用LCD12864液晶屏幕显示系统，以STC89C52单片机为核心，由铃声响铃模块、DS1302时钟控制模块、LCD12864显示模块、键盘控制模块、菜单模块和DS18B20温度模块等功能模块组成。基于题目的基本要求，本系统对时间显示、闹钟的设定和控制以及时间日期的设定进行了重点设计。此外，还扩展了掉电存储、红外遥控、温度采集等功能。本系统大部分功能由软件来实现。在该设计中不仅成功的实现了题中的基本要求，多数发挥部分也得到了实现，而且还具有一定的创新功能。2.设计任务2.1基本要求（1）准确计时，以数字形式显示年月、日、时、分、秒。（2）小时以24小时计时形式，分秒计时为60进位，日期平年和闰年将自行更换。（3）采用矩阵按键和4个独立按键对电子表进行控制，可进行闹钟设定、控制及时间日期的设定。（4）闹钟功能：可任意设定闹钟时间，一旦走时到该时间，能以蜂鸣器发声、LED发光的形式告警提示。2.2发挥部分（1）掉电后所显示的时间进行存储，待通电可恢复断电前的时间。（2）闹钟时间到，蜂鸣器能发出有节奏的音乐，并且LED灯发光节奏随音乐变化。（3）通过红外遥控能使闹钟停止。（4）其它发挥部分：添加了一个主菜单，增加了一个温度模块53.方案论证与比较3.1显示部分显示部分是本次设计的重要部分，一般有以下两种方案：方案一：采用LED显示，分静态显示和动态显示。对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，且可靠性也较低。而对于动态显示方式，虽可以避免静态显示的问题，但设计上如果处理不当，易造成亮度低，有闪烁等问题。方案二：采用LCD显示。LCD液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。鉴于上述原因，我们采用方案二。3.2时钟部分时钟是本设计的核心的部分。根据需要可采用以下两种方案实现：方案一：方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。而且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。方案二：方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，可使系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成时钟的功能。63.3闹铃部分一般的时钟都带有闹铃，实现闹铃方式可采用以下两种:方案一：将闹钟信息存放在单片机自带的存储器中。该方案成本低而且易于实现，但是一但掉电会造成之前信息的丢失。方案二：将闹钟信息存放在非易失储存器AT24C02中。该方案即使在完全的掉电的情况下也不会造成闹钟信息的丢失，可避免方案一带来的麻烦。在此设计中，我们采用的是方案一，为了防止其数据的丢失，我们对掉电后所显示的时间进行了存储。3.4温度采集部分由于现在用品追求多样化，多功能化，给系统加上温度测量显示模块，能够方便人们的生活，使该设计具有人性化。方案一：采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测小于1摄氏度的信号是不适用的。方案二：采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为0.5摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。基于DS18B20的以上优点，我们决定选取DS18B20来测量温度。4.总体方案4.1工作原理本设计采用STC89C51单片机作为本系统的控制模块。单片机可把由DS18B20、DS1302中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现时间、闹铃和温度的显示。以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并且显示多样化。在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。4.2总体设计7总体框架如图1所示图1总体框架5.系统硬件设计本设计采用的是学校实验单片机，由于单片机中蜂鸣器声音较小，现外接一个喇叭的简单电路，当闹钟时间一到时，以能较清晰的听到有节奏的音乐。设计中还将原来的12M晶振换成了24