袁玉霞+++李冰

摘 要：該設(shè)計以STC89C52為主控芯片，結(jié)合著DS1302芯片、DHT11芯片及LCD顯示模塊設(shè)計了一款多功能智能電子鐘。該設(shè)計能準(zhǔn)確顯示年、月、日、時、分、秒，同時可以進(jìn)行閏年的補(bǔ)償，還可以顯示溫度、濕度，具有鬧鐘響鈴的功能，設(shè)計的產(chǎn)品壽命長，誤差低。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；多功能；電子鬧鐘

1 研究背景

隨著生活壓力的增大，我們經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，快生活已經(jīng)悄悄地侵入了我們的世界，同時，已經(jīng)成為我們?nèi)穗H交往等生活中必要地素質(zhì)體現(xiàn)，從而對時間的要求提高了，同時顯示的視覺感美感也進(jìn)一步提高了，要求顯示的更加直觀了更加精確了，同時也需要準(zhǔn)時提醒的功能了。該設(shè)計能準(zhǔn)確顯示年、月、日、時、分、秒，同時可以進(jìn)行閏年的補(bǔ)償，還可以顯示溫度、濕度，具有鬧鐘響鈴的功能，設(shè)計的產(chǎn)品壽命長，誤差低。

2 整體設(shè)計

該設(shè)計要實現(xiàn)的主要功能如下：

打開電源后具體顯示如下：

日歷顯示為陽歷和農(nóng)歷

顯示如陽歷2016年1月25日

農(nóng)歷12-16

溫度顯示：如溫度05°

星期顯示：如星期01

濕度顯示：如濕度28%

時間顯示：如21：42：33

其中時間、星期、日歷都是可以通過按鍵可以調(diào)控的，鬧鐘也是可以通過按鍵進(jìn)行定時的，定的時間到了通過蜂鳴器進(jìn)行報警。

按照整體的設(shè)計要求，使用五大模塊相結(jié)合的設(shè)計構(gòu)造，有液晶LCD12864展示數(shù)字與漢字模塊、時間設(shè)定整理（DS1302）模塊，溫度與濕度判斷、采集模塊和按鍵手動調(diào)整控制模塊、鬧鐘與蜂鳴聲音報警模塊。具體的思路框圖如圖1所示。

3 硬件電路

本次設(shè)計的產(chǎn)品，硬件部分分五大模塊構(gòu)造而成：液晶顯示、溫度濕度收集運(yùn)算，時間運(yùn)算校準(zhǔn)處理、手動獨(dú)立按鍵調(diào)整設(shè)置，鬧鐘定時蜂鳴報警。用到的硬件模塊主要有：（1）STC89C52單片機(jī)，作為主控方，其最小系統(tǒng)的電路設(shè)計。（2）DS1302，主要的時鐘芯片，其主要的接口電路設(shè)計。（3）DHT11，作為采集現(xiàn)場溫度與濕度集于一體的芯片。（4）鬧鐘定時蜂鳴器報警的設(shè)計及LCD顯示信息的設(shè)計。

下面簡要介紹一下這幾大模塊：（1）STC89C52單片機(jī)。該芯片為整個電路部分的核心芯片，連接著該設(shè)計中的其他幾大模塊。為了方便溫度與濕度的收集、校準(zhǔn)、計算，選擇市場上常見的且功能強(qiáng)大的DHT11芯片。時間處理模塊，選擇我們實驗中經(jīng)常用到的，且具有計算校準(zhǔn)年份月份時間及星期，同時還有自動調(diào)正閏年的DS1302時鐘芯片。按鍵模塊，采用4個獨(dú)立按鍵的形式進(jìn)行，一個鍵為進(jìn)行年份、時間、日期、星期、以及鬧鐘的選擇，同時這個鍵也是移動鍵；一個鍵為數(shù)字進(jìn)行加一的按鍵及鬧鐘開關(guān)的控制鍵；一個鍵為數(shù)字進(jìn)行減一的按鍵；一個鍵為還原鍵。鬧鐘到點(diǎn)報警，采用蜂鳴器，在所定鬧鐘時間到時，通過發(fā)出響聲來進(jìn)行報警提示。最后數(shù)據(jù)的展示模塊選擇液晶顯示屏，來顯示前面計算得到的數(shù)據(jù)以及設(shè)定好的漢字，其中液晶屏，我們使用LCD12864。（2）DS1302是達(dá)拉斯公司產(chǎn)的一種芯片用在時鐘上面，其芯片操作簡單，功能強(qiáng)大，同時還可以進(jìn)行時間格式選擇，是使用24小時格式還是選擇12小時格式，可以根據(jù)需要自我選擇，還可以進(jìn)行自動閏年的校準(zhǔn)以及時間年份確定。同時其連接單片機(jī)操作也很簡單，只用其中的復(fù)位以及串行時鐘和數(shù)據(jù)線就可以了。并且耗能小。（3）DHT11傳感器模塊設(shè)計。這一類型的傳感器即DHTXX系列，傳感器的輸出具有良好的數(shù)字信號，還可以進(jìn)行校準(zhǔn)溫濕度復(fù)合。為了保證產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性，這一型號的產(chǎn)品，還應(yīng)用了溫度濕度傳感技術(shù)，以及專用于采集的數(shù)字模塊，幾項功能疊加在一起。（4）按鍵模塊設(shè)計。本設(shè)計共利用5個手動按鍵，復(fù)位鍵和4個調(diào)控鍵，這4個按鍵采用各自獨(dú)立的方式，同時進(jìn)行相互配合，我們通過這四個按鍵進(jìn)行對時間年份以及星期進(jìn)行所需要的調(diào)整，但功能有限，不能對溫度濕度的手動校準(zhǔn)，另外這樣做可以進(jìn)行簡單的程序編寫，減輕一定的麻煩，同時，還有利于后期的電路維修以及檢查。（5）鬧鐘報警電路設(shè)計。本次設(shè)計增添了鬧鐘報警功能，通過手動調(diào)整設(shè)定時間，當(dāng)時間到時，就會通過蜂鳴器來發(fā)出響聲提示我們所設(shè)計的時間到了。蜂鳴器是我們生活中以及實驗中經(jīng)常使用到的報警器，在這次設(shè)計電路中使用不僅降低了設(shè)計成本，還進(jìn)一步優(yōu)化了設(shè)計方案，有利于焊接。

4 軟件設(shè)計

此設(shè)計需要以下幾種模塊的程序編寫構(gòu)成完整的軟件設(shè)計，有公歷年份日期計算程序，溫度濕度采集校準(zhǔn)計算編程，鬧鐘到點(diǎn)報警編程，按鍵判斷操作程序。該程序需要在單片機(jī)的引腳和初始化命令的情況下，按照程序開始對操作開始進(jìn)行初始化。結(jié)束后，進(jìn)入溫度和濕度的收集校準(zhǔn)計算的程序。溫濕度測量設(shè)備根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及有關(guān)實際情況，自動讀取溫濕度。然后將程序運(yùn)行到年度程序中，定時計算日歷時間及星期等信息。然后輸入判斷程序的關(guān)鍵，確定是否有沒有按按鈕，如果沒有，直接調(diào)用來計算假日計劃，根據(jù)相關(guān)信息的節(jié)日來計算，如果你按按鈕，更新相關(guān)的關(guān)鍵t變量的假期計算程序，修改后，根據(jù)相關(guān)變量再計算所需的數(shù)據(jù)信息。最后是顯示程序，將前面我們進(jìn)行功能設(shè)計所得到的信息顯示在液晶屏上，此時所采用的液晶顯示芯片選擇LCD12864液晶屏幕顯示。

5 結(jié)束語

此設(shè)計使用數(shù)字進(jìn)行清晰的顯示，將所需要的信息如時間、年份、月份和當(dāng)時的溫度與濕度等得到的信息在液晶顯示屏上展示出來，同時還可以手動對時間以及鬧鐘進(jìn)行設(shè)定。此設(shè)計使用5V的電壓作為電源來供電，利用的是以STC89C52單片機(jī)為主要控制系統(tǒng)，耗能低。

設(shè)計的多功能智能電子鐘易于閱讀，液晶顯示清晰，設(shè)計電路所用元器件少且簡單，成本低，同時展示的功能比較齊全，優(yōu)點(diǎn)多，根據(jù)現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)和電子測量儀器的不斷完善，其市場需求是非常樂觀的。

參考文獻(xiàn)

[1]莫玉華.基于實時鐘芯片的萬年歷設(shè)計[J].電子世界，2013（14）.

[2]滕振芳，張昆.基于單片機(jī)的電子萬年歷的設(shè)計[J].價值工程，2010（06）.

作者簡介：袁玉霞（1982-），女，碩士研究生，講師，研究方向為光電智能控制。

李冰（1989-），男，碩士研究生，助教，研究方向為智能交通。