基于DS1302的多功能数字钟.docx
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基于DS1302的多功能数字钟
多功能数字钟
一、多功能数字钟硬件电路简介
该数字钟是一款基于STC89C52单片机控制的多功能数字钟，利用串行时钟芯片DS1302进行精确计时，并有纽扣电池作为其备用电源，保证在单片机系统掉电后，时间依然准确无误。
使用LED数码管作为显示器件，设计简单可靠，外观显示效果清晰明了，使用两片74LS373作为数码管的驱动电路，保证LED数码管的亮度很高，即使在室外强光条件下，显示依然清晰。
该数字钟的声光提示部分，使用了一路继电器控制蜂鸣器和一个高亮度LED，蜂鸣器的驱动方波来源于一个555定时器芯片，并由一个可调电阻来根据需要，调节方波频率。
作息时间或定时闹钟时间到后，可以产生清晰明了的声光提示，并采用了反射式红外发送接收传感器，以实现非接触止闹，通过调试，传感距离可达10cm左右，效果明显，使用方便。
二、多功能数字钟功能简介
该数字钟具有时间，日期，星期显示和调节功能，操作简单可靠，按键都采用了防抖动程序，以防按一次造成多次输入。
该数字钟可对预设的18个作息时间点进行准确声光提示，提示时间为10秒，在该声光提示期间，将手放在电路板上方（与电路板的距离不能大于15cm），可实现非接触止闹，使用相当方便。
该数字钟还带有一个定时闹钟，可以自定闹钟时间与闹钟开关。
该数字钟具有断电时间保护功能，当单片机系统掉电后，纽扣电池可以保持至少两个月的准确时间，一般来说，数字钟的时间设置一次后，以后几乎不用再次设置。
三、多功能数字钟硬件电路图
1、非接触止闹部分
ST178实物图
ST178属于反射式红外传感器，它由一个红外发射管和一个红外三极管组成，工作的时候，红外发射管发射红外线，当它前方一定范围内有障碍物的时候，发射出的红外线遇到障碍物发射回去，被红外三极管接受，红外三极管由断开变为导通，P32端口上的电压变为低电平，从而被单片机检测到。
其中电阻R1作为限流电阻，如果不用限流电阻，ST178会在瞬间被烧毁。
电阻R2作为上拉电阻，其电阻值大小直接决定该传感器的检测范围，其值越小，检测范围越小。
2、串口时钟芯片部分
DS1302实物图
DS1302简介
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。
采用三线接口与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或RAM数据。
DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。
DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。
DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。
在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。
DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。
当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。
当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。
X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。
RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
RST输入有两种功能：
首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。
当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。
如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。
上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RST必须保持低电平。
只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。
3、声光提示部分
555定时器简介
555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.9.1和图2.9.2所示。
它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。
P34端口用于单片机控制响铃方式，可以根据个人喜好，用软件实现不同的响铃方式，P33用于控制继电器的断开与闭合，该电路中由于使用的继电器的驱动电流比较大，故采用两级放大以实现对继电器的控制。
其中的可调电阻用于调节蜂鸣器的发生声频率调节。
4、主电路部分
该数字钟是以STC89C52单片机为核心控制器件，用来读取DS1302芯片的信息，处理数码管显示控制，处理按键等重要工作。
为了保证数码管的亮度足够，采用了两片74LS373作为驱动电路。
该电路中设计了四个按键开关，用于对数字钟进行调整、设定。
复位电路采用比较常见的上电复位方式，简单可靠。
单片机采用的是24M晶振，这样会使单片机的运算速度较快，即使单片机任务很多的时候，也能够对数码管进行快速扫描，不会出现闪烁的情况。
四、程序控制部分
#include
unsignedcharcodeseg[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};
unsignedcharconstdofly[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x40,//0——F
0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef,0xf7,0xfc,0xb9,0xde,0xf9,0xf1,0x40};//带小数点0——F
charyear,mon,day,hour,min,sec,week;
unsignedintms50=0;
unsignedchargn=0;
unsignedcharzuoxi[]={7,50,8,0,8,50,9,0,9,50,10,10,11,0,11,10,12,0,13,30,14,20,14,30,15,20,15,30,16,20,16,30,17,20};//作息时间表
biton_off=1;
charnao[]={12,0,61};
sbitSCK=P3^7;
sbitIO=P3^6;
sbitRST=P3^5;
sbitspeaker=P3^4;
sbitJ=P3^3;
sbitIR=P3^2;
sbitkey1=P1^0;
sbitkey2=P1^1;
sbitkey3=P1^2;
sbitkey4=P1^3;
/*向DS1302写入一字节数据*/
delay（intt）
{
inti,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<120;j++）
;
}
voidtime（unsignedcharh,unsignedcharm,unsignedchars,unsignedcharn）
{unsignedcharb[8],i;
b[0]=h/10;
b[1]=h%10;
b[2]=16;
b[3]=m/10;
b[4]=m%10;
b[5]=16;
b[6]=s/10;
b[7]=s%10;
if（s==61）
{b[6]=16;b[7]=12;}
elseif（s==62）
{b[6]=16;b[7]=0;}
switch（n）
{
case1:
b[0]+=17;b[1]+=17;break;
case2:
b[3]+=17;b[4]+=17;break;
case3:
b[6]+=17;b[7]+=17;break;
default:
;
}
for（i=0;i<8;i++）
{
P0=dofly[b[i]];//取显示数据，段码
P2=seg[i];//取位码
delay
（2）;
}
P2=0xff;
}
voidds1302_write_byte（unsignedcharaddr,unsignedchard）{
unsignedchari;
RST=1;/*启动DS1302总线*/
/*写入目标地址：
addr*/
addr=addr&0xFE;/*最低位置零*/
for（i=0;i<8;i++）{
if（addr&0x01）{
IO=1;
}
else{
IO=0;
}
SCK=1;
SCK=0;
addr=addr>>1;
}
/*写入数据：
d*/
d=d/10*16+d%10;
for（i=0;i<8;i++）
{
if（d&0x01）{
IO=1;
}
else{
IO=0;
}
SCK=1;
SCK=0;
d=d>>1;
}
RST=0;/*停止DS1302总线*/
}
/*从DS1302读出一字节数据*/
unsignedchards1302_read_byte（unsignedcharaddr）{
unsignedchari;
unsignedchartemp;
RST=1;/*启动DS1302总线*/
/*写入目标地址：
addr*/
for（i=0;i<8;i++）{
if（addr&0x01）{
IO=1;
}
else{
IO=0;
}
SCK=1;
SCK=0;
addr=addr>>1;
}
/*输出数据：
temp*/
for（i=0;i<8;i++）{
temp=temp>>1;
if（IO）{
temp|=0x80;
}
else{
temp&=0x7F;
}
SCK=1;
SCK=0;
}
RST=0;/*停止DS1302总线*/
temp=temp/16*10+temp%16;
returntemp;
}
/*向DS302写入时钟数据*/
ds1302_write_time（unsignedcharyear,mon,day,hour,min,sec,week）
{
ds1302_write_byte（0x8e,0x00）;//关闭写保护
ds1302_write_byte（0x80,0x80）;//暂停
ds1302_write_byte（0x90,0xa9）;//涓流充电
ds1302_write_byte（0x8c,year）;//年
ds1302_write_byte（0x8a,week）;//周
ds1302_write_byte（0x88,mon）;//月
ds1302_write_byte（0x86,day）;//日
ds1302_write_byte（0x84,hour）;//时
ds1302_write_byte（0x82,min）;//分
ds1302_write_byte（0x80,sec）;//秒
ds1302_write_byte（0x8e,0x80）;//打开写保护
}
/*从DS302读出时钟数据*/
voidds1302_read_time（void）
{
year=ds1302_read_byte（0x8d）;//年
week=ds1302_read_byte（0x8b）;//周
mon=ds1302_read_byte（0x89）;//月
day=ds1302_read_byte（0x87）;//日
hour=ds1302_read_byte（0x85）;//时
min=ds1302_read_byte（0x83）;//分
sec=ds1302_read_byte（0x81）;//秒
}
/*DS302初始化函数*/
voidds1302_init（void）
{
RST=0;/*RST脚置低*/
SCK=0;/*SCK脚置低*/
}
//显示部分
voiddisplay（）
{
if（（key4==0&&gn==0）||（gn>=20&&gn<24））
{ds1302_read_time（）;
time（mon,day,week,gn%10）;
}
elseif（gn>=30&&gn<39）
{ds1302_read_time（）;
time（nao[0],nao[1],nao[2],gn%10）;
}
elseif（gn>=10&&gn<20）
{
time（hour,min,sec,gn%10）;
}
else
{ds1302_read_time（）;
time（hour,min,sec,gn%10）;
}
}
//按键防抖动
voidshake（）
{
unsignedchari;
for（i=0;i<25;i++）
display（）;
}
voidmain（）
{
unsignedchari;
TH0=0x3c;TL0=0x10;
TH1=0x3c;TL1=0xb0;
TMOD=0x11;
ET0=1;
TR0=1;TR1=1;
EA=1;
ds1302_init（）;
J=0;
if（key1==0）
ds1302_write_time（11,1,1,12,0,0,1）;
while
（1）
{
display（）;
//作息闹铃开关控制装置
if（key3==0&&key4==0）
{for（i=0;i<50;i++）
display（）;
while（key3==0&&key4==0）{display（）;J=!
on_off;}
J=0;
on_off=!
on_off;
}
//调整前期处理
if（key1==0）
{
shake（）;
gn=gn+10-gn%10;
}
if（key2==0&&gn>=10）
{
shake（）;
gn++;
if（（gn%10）>3）gn=gn/10*10+1;
}
//小时调整
if（key3==0&&gn==11）
{
shake（）;
hour++;
if（hour>23）hour=0;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
if（key4==0&&gn==11）
{
shake（）;
hour--;
if（hour<0）hour=23;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
//分钟调整
if（key3==0&&gn==12）
{
shake（）;
min++;
if（min>59）min=0;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
if（key4==0&&gn==12）
{
shake（）;
min--;
if（min<0）min=59;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
//秒调整
if（key3==0&&gn==13）
{
shake（）;
sec+=10;
if（sec>59）sec=0;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
if（key4==0&&gn==13）
{
shake（）;
sec-=10;
if（sec<0）sec=59;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
//月份调整
if（key3==0&&gn==21）
{
shake（）;
mon++;
if（mon>12）mon=1;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
if（key4==0&&gn==21）
{
shake（）;
mon--;
if（mon<1）mon=12;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
//日期调整
if（key3==0&&gn==22）
{
shake（）;
day++;
if（day>31）day=1;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
if（key4==0&&gn==22）
{
shake（）;
day--;
if（day<1）day=31;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
//星期调整
if（key3==0&&gn==23）
{
shake（）;
week++;
if（week>7）week=1;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
if（key4==0&&gn==23）
{
shake（）;
week--;
if（week<1）week=7;
ds1302_write_time（year,mon,day,hour,min,sec,week）;
}
//定时闹铃小时调整
if（key3==0&&gn==31）
{
shake（）;
nao[0]++;
if（nao[0]>23）nao[0]=0;
}
if（key4==0&&gn==31）
{
shake（）;
nao[0]--;
if（nao[0]<0）nao[0]=23;
}
//定时闹铃分钟调整
if（key3==0&&gn==32）
{
shake（）;
nao[1]++;
if（nao[1]>59）nao[1]=0;
}
if（key4==0&&gn==32）
{
shake（）;
nao[1]--;
if（nao[1]<0）nao[1]=59;
}
//定时闹铃开关调整
if（key3==0&&gn==33）
{
shake（）;
nao[2]++;
if（nao[2]>62）nao[2]=61;
}
if（key4==0&&gn==33）
{
shake（）;
nao[2]--;
if（nao[2]<61）nao[2]=62;
}
//返回
if（gn>39）
gn=0;
//作息打铃
for（i=0;i<18;i++）
{
if（（zuoxi[i*2]==hour&&zuoxi[i*2+1]==min&&on_off==1）||（nao[0]==hour&&nao[1]==min&&nao[2]==62））
J=1;
if（sec>10）
{J=0;ET0=1;}
if（IR==0）
{ET0=0;speaker=0;}//
}
}
}
voidbell（）interrupt1
{
ET0=0;TR0=0;TH0=0x3c;TL0=0xb0;TR0=1;
ms50++;
if（ms50==1）speaker=1;
if（ms50==10）speaker=0;
if（ms50==20）speaker=1;
if（ms50==25）speaker=0;
if（ms50==30）speaker=1;
if（ms50==35）speaker=0;
if（ms50==45）ms50=0;
ET0=1;
}
//备用
voidshow（）interrupt3
{
ET1=0;TR1=0;TH1=0x3c;TL1=0xb0;TR1=1;
ET1=1;
}
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