光控数字温度时钟.docx
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光控数字温度时钟
序号：
11
光电技术课程设计
题目：
光控数字温度时钟
学生
刘慧
班级
电子1202-1BF
学号
14122502243
专业
电子科学与技术
指导老师
田芃
职称
副教授
完成时间
2015年6月15日
（湖南理工学院物理与电子学院）
课程设计任务书
1、主题词、关键词
数字时钟；DS1302；A/D；D/A；热敏电阻；光敏电阻；51单片机
2、课程设计内容要求
•掌握DS1302时钟芯片使用方法
•掌握光敏电阻原理、特点和使用方法
•掌握热敏电阻原理、特点和使用方法
•掌握LED数码管动态显示原理与使用方法
•设计与开发一套数字时钟
•采用DS1302S时钟芯片，带断电保护；
•具有闹钟和定点报时功能；
•具有温度显示功能；
•具有光控功能，能根据环境光线的强弱，动态调节显示亮度。
3、进程安排
•第13周：
系统硬件电路设计
•第14周：
系统软件设计与仿真
•第15周：
实物制作
•第16周：
撰写总结报告
一、引言
在科技飞速发展的今天，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，推动了社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。
由于数字集成电路技术的发展，使数字钟具有走时准确、性能稳定的特点。
因此在许多电子设备中被广泛应用。
电子钟是人们日常生活中常用的计时工具，而且电子钟又具有重量轻、走时准确、结构简单、耗电量少等优点而在生活中被广泛使用，因此本次设计就用数字集成电路来设计一个电子钟，使其完成多功能。
本文主要介绍由单片机控制的带有温度显示的电子钟的设计。
随着人们生活水平的日益提高，人们对生活的要求越来越高，原有的事物已经不能满足人们的生活需求了，一些带有新功能的事物已经在慢慢的取代旧事物。
就像电子钟一样，人们用电子钟不仅仅只是看时间了，人们还需要看温度了。
越来越多的新功能更贴近人们的生活了，所以也越来越受人们所喜欢。
二、设计目的
1：
熟悉51单片机的操作，引脚分配，定时器的使用，及相关一些外设的使用；
2：
掌握数字钟的组成及工作原理；
3：
熟悉数字钟的设计与制作；
4:
掌握DS1302时钟芯片使用方法
5:
掌握LED数码管动态显示原理与使用方法
6：
学习ADCDAC芯片的使用方法
7：
熟悉PROTEUS软件的使用.
三、设计要求
1：
掌握DS1302时钟芯片使用方法
2：
掌握光敏电阻原理、特点和使用方法
3：
掌握热敏电阻原理、特点和使用方法
4：
掌握LED数码管动态显示原理与使用方法
5：
设计与开发一套数字时钟
（1）:
采用DS1302S时钟芯片，带断电保护；
（2）:
具有闹钟和定点报时功能；
（3）:
具有温度显示功能；
（4）:
具有光控功能，能根据环境光线的强弱，动态调节显示亮度。
四、硬件设计
硬件电路主要包括：
控制器模块，数字时钟发生模块，显示模块，温度与亮度测量与转换模块，提示模块,按键调节模块。
硬件电路如下：
1、DS1302组成数字时钟发生模块：
DS1302可通过简单的串行接口与单片机进行通信
可提供:
--秒，分，时，星期，年，月，日
--每月的天数和闰年的天数可自动调整
--可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式
--低功耗：
保持数据和时钟信息时功率小于1mW，可用在断电保护
2、D/A模块
采用DAC0808用于控制数码管的亮度
DAC输出经放大器接至PNP三极管发射极，通过改变发射极电压来控制数码管的亮度。
3、显示模块
用4位数码管显示
数码管为共阳极数码管，
数码管采用动态显示时间，温度。
数码管阳极接至PNP三极管集电极，以提供数码管的驱动，并便于控制数码管的亮度（通过控制PNP三极管的发射极电位）。
4、温度光强采集模块
用光敏电阻和热敏电阻分别采集光强信号和温度信号，再经过TLC1543串行10位AD将采集到的信号传送给单片机。
使用10位串行ADCTLC1543不但能得到较高的精度，而且采用串行通信减少了单片机的引脚连接。
程序软件编写应注意TLC1543通道地址必须为写入字节的高四位，而CPU读入的数据是芯片上次A/D转换完成的数据。
5、提示模块与按键
蜂呜器用于闹钟提示与整点报时。
按键用于调时间和设闹钟。
并设置了长按键功能（长按功能键返回正常显示状态，长按加键快速调时或设闹钟）。
实际硬件采用的专用单片机：
STC15F204EA单片机。
它与通用51的区别如下：
STC15F204EA单片机是A/D转换单片机，1个时钟/机器周期，高速，高可靠，8路10位高速A/D转换，内部有高精度R/C时钟，±1%温飘，彻底省掉外部昂贵的晶振，5MHz~35MHz宽范围可设置.
•内部高精度R/C时钟，时钟从5M～35MHz可选；
•内部高可靠复位，彻底省掉外部复位电路；
•8通道，10位高速ADC，速度可达30万次/秒；
•通用I/O口（26个），可设置成四种模式：
准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏。
我们使用的STC15F204EA单片机它的外部封装如下：
它的相关功能如下：
实物如下：
五、软件设计
/***************DS1302.C******************/
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitIO=P1^5;//DS1302'sI/O
sbitSCLK=P1^6;//DS1302'sclock
sbitRST=P1^7;//DS1302'sReset
voidWrite_A_Byte_TO_DS1302（ucharx）
{
uchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
IO=x&0x01;SCLK=1;SCLK=0;x>>=1;
}
}
ucharGet_A_Byte_FROM_DS1302（）
{
uchari,b=0x00;
for（i=0;i<8;i++）
{
b|=_crol_（（uchar）IO,i）;
SCLK=1;SCLK=0;
}
returnb/16*10+b%16;//返回BCD码
}
ucharRead_Data（ucharaddr）//从DS1302指定位置读数据
{
uchardat;
RST=0;SCLK=0;RST=1;
Write_A_Byte_TO_DS1302（addr）;
dat=Get_A_Byte_FROM_DS1302（）;
SCLK=1;RST=0;
returndat;
}
voidWrite_DS1302（ucharaddr,uchardat）
{
SCLK=0;RST=1;
Write_A_Byte_TO_DS1302（addr）;
Write_A_Byte_TO_DS1302（dat）;
SCLK=0;RST=0;
}
voidGetTime（uchar*DateTime）//读取当前日期时间
{
uchari,addr=0x81;
for（i=0;i<7;i++）
{
DateTime[i]=Read_Data（addr）;addr+=2;
}
}
voidSET_DS1302（uchar*DateTime）
{
uchari;
Write_DS1302（0x8E,0x00）;//写控制位，取消保护
for（i=1;i<7;i++）
Write_DS1302（0x80+2*i,（DateTime[i]/10<<4）|（DateTime[i]%10））;
Write_DS1302（0x8E,0x80）;//加保护
}
*********************Display********************
#include"Display.h"
externunsignedcharTempData[8];//存储显示值的全局变量
/*------------------------------------------------
显示函数，用于动态扫描数码管
------------------------------------------------*/
voidNormalDisplay（void）
{
if（（time_buf1[4]/10）==0）
{LATCH1=1;}
else
{LATCH1=0;}
DataPort=TempData[0];
DelayMs（4）;
LATCH1=1;
LATCH2=0;
DataPort=TempData[1];
SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs（4）;
LATCH2=1;
LATCH3=0;
DataPort=TempData[2];
SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs（4）;
LATCH3=1;
LATCH4=0;
DataPort=TempData[3];
DelayMs（4）;
LATCH4=1;
voidHourDisplay（void）
{
if（（time_buf1[4]/10）==0）
{LATCH1=1;}
else
{
if（（（time_buf1[6]%10）%2）==0）
{LATCH1=0;}
else
{LATCH1=1;}
}
DataPort=TempData[0];
DelayMs（4）;
LATCH1=1;
if（（（time_buf1[6]%10）%2）==0）
{LATCH2=0;}
else
{LATCH2=1;}
DataPort=TempData[1];
SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs（4）;
LATCH2=1;
LATCH3=0;
DataPort=TempData[2];
SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs（4）;
LATCH3=1;
LATCH4=0;
DataPort=TempData[3];
DelayMs
（2）;
LATCH4=1;
}
voidMinuteDisplay（void）
{
if（（time_buf1[4]/10）==0）
{LATCH1=1;}
else
{LATCH1=0;}
DataPort=TempData[0];
DelayMs（4）;
LATCH1=1;
LATCH2=0;
DataPort=TempData[1];
SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs（4）;
LATCH2=1;
if（（（time_buf1[6]%10）%2）==0）
{LATCH3=0;}
else
{LATCH3=1;}
DataPort=TempData[2];
SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs
（2）;
LATCH3=1;
if（（（time_buf1[6]%10）%2）==0）
{LATCH4=0;}
else
{LATCH4=1;}
DataPort=TempData[3];
DelayMs
（2）;
LATCH4=1;
}
voidDataDisplay（void）
{
LATCH1=0;
DataPort=TempData[4];
DelayMs（4）;
LATCH1=1;
LATCH2=0;
DataPort=TempData[5];
//SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
SEC=0;
DelayMs（4）;
LATCH2=1;
LATCH3=0;
DataPort=TempData[6];
//SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs（4）;
LATCH3=1;
LATCH4=0;
DataPort=TempData[7];
SEC=0;
DelayMs（4）;
LATCH4=1;
}
voidMoothDisplay（void）
{
if（（（time_buf1[6]%10）%2）==0）
{LATCH1=0;}
else
{LATCH1=1;}
DataPort=TempData[4];
DelayMs（4）;
LATCH1=1;
if（（（time_buf1[6]%10）%2）==0）
{LATCH2=0;}
else
{LATCH2=1;}
DataPort=TempData[5];
SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs（4）;
LATCH2=1;
LATCH3=0;
DataPort=TempData[6];
//SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs
（2）;
LATCH3=1;
LATCH4=0;
DataPort=TempData[7];
DelayMs
（2）;
LATCH4=1;
}
voidDayDisplay（void）
{
LATCH1=0;
DataPort=TempData[4];
DelayMs（4）;
LATCH1=1;
LATCH2=0;
DataPort=TempData[5];
//SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs（4）;
LATCH2=1;
if（（（time_buf1[6]%10）%2）==0）
{LATCH3=0;}
else
{LATCH3=1;}
DataPort=TempData[6];
//SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs
（2）;
LATCH3=1;
if（（（time_buf1[6]%10）%2）==0）
{LATCH4=0;}
else
{LATCH4=1;}
DataPort=TempData[7];
SEC=（（time_buf1[6]%10）%2）;//跳秒处理
DelayMs
（2）;
LATCH4=1;
}
*******************Delay**************
#include"delay.h"
voidDelayUs（unsignedchart）
{
while（--t）;
}
voidDelayMs（unsignedchart）
{
while（t--）
{
//大致延时1mS
DelayUs（245）;
DelayUs（245）;
}
}
**********************main.c*******************
#include//包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义
#include"ds1302.h"
#include"Display.h"
#include"Delay.h"
sbitLED0=P1^0;
sbitLED1=P1^1;
sbitK1=P2^4;//定义按键端口,选择调整什么
sbitK2=P2^5;//加键
bitReadTimeFlag=1;//定义读时间标
//bitSecondFlag=0;
unsignedcharcodeDuanMa1[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共阳显示段码值0~9
unsignedcharcodeDuanMa2[10]={0xc0,0xcf,0xa4,0x86,0x8b,0x92,0x90,0xc7,0x80,0x82};//第三个数码管的数组
unsignedcharTempData[8];//存储显示值的全局变量
unsignedcharSetTime=0;
voidInit_Timer0（void）;//定时器初始化
/*------------------------------------------------
主函数
------------------------------------------------*/
voidmain（void）
{
Init_Timer0（）;
Ds1302_Init（）;
Ds1302_Read_Time（）;
while
（1）
{
if（!
K1）
{
DelayMs（10）;
if（!
K1）
{
while（!
K1）;
{
LED0=~LED0;
SetTime++;
if（SetTime==5）SetTime=0;
}
}
}
if（!
K2）
{
DelayMs（10）;
if（!
K2）
{
while（!
K2）;
{
LED1=~LED1;
if（SetTime==0）
{SetTime=50;LED0=~LED0;}
else
{//
switch（SetTime）
{
case1:
time_buf1[4]++;if（time_buf1[4]==24）time_buf1[4]=0;
Ds1302_Write_Time（）;break;//正常时间小时加1
case2:
time_buf1[5]++;if（time_buf1[5]==60）time_buf1[5]=0;
Ds1302_Write_Time（）;break;//分加1
case3:
time_buf1[2]++;if（time_buf1[2]==13）time_buf1[2]=1;
Ds1302_Write_Time（）;break;//正常时间月加1
case4:
time_buf1[3]++;if（time_buf1[3]==31）time_buf1[3]=1;
Ds1302_Write_Time（）;break;//日加1
default:
break;
}
}
}
}
}//
if（ReadTimeFlag==1）//大致100ms
{
ReadTimeFlag=0;
TempData[0]=DuanMa1[time_buf1[4]/10];//时//数据的转换，
TempData[1]=DuanMa1[time_buf1[4]%10];//因我们采用数码管0~9的显示,将数据分开
TempData[2]=DuanMa2[time_buf1[5]/10];//分
TempData[3]=DuanMa1[time_buf1[5]%10];
TempData[4]=DuanMa1[time_buf1[2]/10];//月
TempData[5]=DuanMa1[time_buf1[2]%10];
TempData[6]=DuanMa2[time_buf1[3]/10];//日
TempData[7]=DuanMa1[time_buf1[3]%10];
}
}
}
/*------------------------------------------------
定时器初始化子程序//
------------------------------------------------*/
voidInit_Timer0（void）
{
TMOD|=0x01;//使用模式1，16位定时器，使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响
//TH0=0x00;//给定初值
//TL0=0x00;
EA=1;//总中断打开
ET0=1;//定时器中断打开
TR0=1;//定时器开关打开
/*------------------------------------------------
定时器中断子程序
------------------------------------------------*/
voidTimer0_isr（void）interrupt1
{
staticunsignedintnum;
TH0=（65536-500）/256;//重新赋值0.5ms
TL0=（65536-500）%256;
num++;
if（num==1）
{
Ds1302_Read_Time（）;
switch（SetTime）
{
case0:
NormalDisplay（）;break;
case1:
HourDisplay（）;break;
case2:
MinuteDisplay（）;break;
case3:
MoothDisplay（）;break;
case4:
DayDisplay（）;break;
case50:
while（SetTime--）
{
DataDisplay（）;DelayMs（20
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