智能电子钟的课程设计

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

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。

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：

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：

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：

图3.2 DS1302时钟电路

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：

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220V经变压器再经LM7805B 变为单片机所使用的5V电源，如图3.4。

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：

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16×2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。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为止。其图如下3.6所示：

图3.6 AT89S52引脚图