智能电子钟的课程设计

1、智能电子钟的课程设计智能电子钟的课程设计智 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

2、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

3、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行报警LED 亮等功能。其原理框图如下图 2.1所示 智能电

4、 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 /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/O2VCC3U1DS18B20+5V5.1KR11P3.6 图 3.1 温度采集 3.1.2 DS1302 时钟电路 DS

5、1302 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 12Y132768HzVcc1Vcc2X1X2GNDSclkI/ORSTDS1302104C8220uFC9+5VP0.0P0.1P0.2 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 1310118129147C1+1C2+4GND15C1-3VCC16C2-5V-6V+2U2MAX3232123456789J110uFC10104C11104C12104C13104C14TXDRXD 图 3.3 RS232 串行通信 3.1

6、.4 电源电路 为了便于使用本次采用了把交流的 220V 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 D10.33uFC1220uFC3220uFC2D2VoutVinGNDLM78050.1uFC4T1+5V 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 S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16S17P1.4P1.5P1.6P1.7P1.1P1.3P1.2P1.0 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0 到 智能电 7 智 能 电 子 钟 的 设 计 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。但是由于原理图中电路

7、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 CPU 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Flash256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为止

8、。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。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电平的到来重新充电。 智能电 9 智 能 电 子 钟 的 设 计 图 3.8 DS18B20 的管脚 3.2.4 液晶显示 LCD1602 H

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