多功能数字钟设计报告.docx
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多功能数字钟设计报告
多功能数字钟设计报告
摘要
本设计采用一块单片机（AT89S52）作为多功能数字钟的控制核心，加以温度传感器、红外接收管、蜂鸣器、液晶显示器（LCD1602）、电源电路及其他电路构成。
实现了时间设置、闹铃设置、闹铃开和关的功能；LCD显示小时、分钟，有AM、PM指示灯，闹钟就绪灯，闹钟到点蜂鸣器报警，220V供电基本功能。
另外，本设计还实现了通过切换键盘显示现场温度，红外停止闹铃的功能。
Abstract
Thisdesignusesasinglechip（AT89S52）asthecorecontrollerofamulti-functionaldigitalclock,complementedbytemperaturesensor,infraredreceiver,buzzer,liquidcrystaldisplay（LCD1602）,powercircuitandothercircuit.Itimplementestimesetting,alarmsetting,andalarmon/offfunctions.Moreover,ithassomebasicfunctionssuchasdisplayinghourandminute,AM/PMindicatorlight,alarmclockreadylight,buzzeralarmand220Vpowersupply.Intheend,thisdesignalsocanshowthescenetemperaturethroughswitchingthekeyboards,andstopthealarmbyinfraredcircuit.
一、方案比较与设计
1、数字时钟显示器的选择与控制
方案一：
采用5只7段共阴极数码管，分别显示小时、’—’及分钟（如23-30），P0口连接数码管的段选端（a、b、c、d、e、f、g），P2口（0-4端）控制数码管位选端（cs1-cs5）。
方案二：
采用一块液晶显示器（LCD1602），显示内容多，可以显示AM（PM）、小时、“：
”、分钟及秒钟（如PM23:
30:
30），另外控制也较为方便，只用两个控制线（lcdrs、lcden）。
方案一编程较简单，但硬件电路较乱；方案二编程与硬件电路实现都较为方便。
考虑到本设计的需要，采用方案二。
2、按键的选择与控制
方案一：
采用4只轻触按键完成各项功能的设置，分别为功能键、增加键、减少键、开关闹铃键，采用按键复用的设计思路。
此种方案硬件简单，软件实现困难。
方案二：
采用6只轻触按键完成各项功能的设置，分别为设置时间、设置闹铃、调整小时、调整分钟、开闹铃、关闹铃，采用分模块的设计思路。
此种方案必第一种只多2只按键，软件实现较为方便。
所以采用方案二。
二、系统设计
1、系统框图
电路说明：
ØAM、PM、闹铃就绪LED指示灯部分，三只LED发光二极管分别作为AM、PM、闹铃就绪指示灯。
ØLCD1602液晶显示器部分，作为本系统的显示器，显示时间、闹钟与温度。
Ø蜂鸣器、温度传感器、红外接收部分，分别用来闹铃到点报警，显示现场温度及非接触时停止闹铃。
Ø键盘部分，作为本系统的控制部分，用来设置时间、闹铃与显示温度。
2、方案实现
1）电源电路
本系统采用5V直流电源作为整个电路的供电模块，电路如下：
电容滤波，LED电源指示灯。
2）系统电路图。
除电源模块外，由单片机复位电路，单片机晶振电路，LED指示灯电路，温度传感器（DS18B20），蜂鸣器，LCD1602，红外接收电路，键盘接口电路组成。
系统整体电路如下图所示
3）系统电路说明：
ØLED指示灯电路：
分别用3只发光二极管作为AM、PM和闹铃就绪的指示的灯。
ØLCD1602液晶显示器接口电路：
将单片机的P2.7和P2.6分别连接LCD的RS和EN端，P0口接LCD的数据端（DB0-DB7）。
LCD1602显示时间、闹铃、温度。
Ø温度传感器接口电路：
将单片机的P1.5与温度传感器的数据口相连。
用单片机控制温度传感器，采集实时温度，并通过LCD显示。
Ø蜂鸣器接口电路：
通过一个PNP三极管放大电路，将单片机的P3.6与三极管的基极相接，实现单片机控制蜂鸣器发声。
Ø键盘接口电路：
本系统共用6只接触式按键，分别与单片机的P2.0-P2.5相连，实现单片机控制键盘。
Ø红外接口电路：
红外接收管的数据端与单片机的P3.2相连，通过中断实现单片机对红外的控制，进而实现非接触式停止闹铃功能。
4）键盘功能说明：
Ø本系统共用到6只按键，分别用来设置时间、设置闹铃、调整小时、调整分钟、开闹铃、关闹铃。
Ø实时时间显示在LCD的第二行，闹钟时间与温度显示在第一行。
Ø设置时间与设置闹铃处于同一优先级，不可同时有效。
当设置完闹铃时，闹钟时间在第一行消隐掉。
Ø调整小时与调整分钟必须在设置时间或设置闹铃按下时才有效。
Ø开闹铃与关闹铃相对独立，不受其他按键的影响。
Ø调整小时的按键作为切换显示温度的开关，当他作为第二功能用时，设置时间与设置闹铃的功能无效。
三、理论分析与计算
1、时间的控制与计算。
用定时器实现单片机的时间走动，定时器0定时50ms，经20次中断就过了1s，每过1s在中断服务程序中，通过软件编程让秒、分、时显示在LCD上。
单片机不停的扫描键盘，当有按键按下时，就进入相应的服务程序。
如：
当设置时间键按下时，时间停止，进入调整时间状态，通过调时与调分两个按键可调整时间，再按下设置时间键就推出设置，时间继续。
2、温度的采集与计算。
通过温度传感器采集实时温度，由于室温大于0度小于100度，本系统对温度不要求特别精确，故保留两位整数，一位小数显示在LCD上。
通过调时按键的第二功能，可切换键盘将温度显示在LCD的第一行。
3、蜂鸣器报警的设计。
当闹铃到点时，蜂鸣器就发出“滴滴”的声音以报时。
软件实现方法就是：
当闹钟的时间与实施时间对应相等就代表闹铃到点。
若不打开闹铃，蜂鸣器就不发声；在蜂鸣器发声的过程中，若关掉闹铃，蜂鸣器就停止发声。
4、红外止闹的设计。
本系统只利用红外接收管，通过单片机的外部中断0作为红外的控制入口。
在蜂鸣器发声过程中，按下遥控器的任意一个键，单片机就可控制蜂鸣器使其停止发声。
软件实现方法就是：
在外部中断0的服务程序中，关闭蜂鸣器。
四、测试方法与调试
本系统为多功能数字钟，一切功能的测试均通过6只按键来完成。
可分别设置时间、设置闹铃、调整小时、调整分钟、开闹铃、关闹铃。
本程序较大，采用C51语言编写。
先调试各功能模块，在调试整个系统。
具体电路见附件。
程序见附页。
程序：
//DS18B20.h
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
ucharlsb,msb;
uchardisbuf[7];
uchart1,t2;
sbitdq=P1^5;
bitpresence;
voiddelay（uintz）
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voiddelay1（uinti）//延时14us，12MHz
{while（--i）;}
bitrst_ds18b20（）//dq复位;没有检测从机
{
dq=1;
_nop_（）;//稍做延时
dq=0;//单片机将dq拉低
delay1（60）;//延时480us-960us，主要是此延时要长最好800us以上
dq=1;//拉高总线
delay1（5）;//延时16-60us,等待从机发存在信号
presence=dq;//从机发送60-240us的低脉冲作为存在脉冲
delay（30）;//至少延时（480us-720us），等待dq拉为高电平（自动的）
returnpresence;
}
ucharrd_byte（）//读时，先拉低数据线至少1us，再释放。
每两次读至少有1us的间隔
{
uchari,dat;
dq=1;
for（i=0;i<8;i++）
{
dq=0;//给脉冲信号
dat>>=1;//该句4us
dq=1;//给脉冲信号
delay1
（1）;//主机马上释放总线,并延时至少14us，等待数据送上
if（dq）
dat|=0x80;
delay1（5）;//保持数据至少（60us-15us），等待上拉电阻将dq拉高
}
returndat;
}
voidwr_byte（uchardat）//数据线由高拉低产生写信号
{
uchari;
dq=1;
for（i=0;i<8;i++）
{
dq=0;//dq由高拉低后，在15内期间采样dq状态
dq=dat&0x01;
delay1（8）;//写数据要维持60us-120us
dq=1;//然后拉高dq
dat>>=1;
}
}
voidrd_temperature（）//读取温度
{
rst_ds18b20（）;
wr_byte（0xCC）;//只有一个从机，跳过读序列号的操作
wr_byte（0x44）;//启动温度转换
rst_ds18b20（）;//复位
wr_byte（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
wr_byte（0xBE）;//读取温度寄存器
lsb=rd_byte（）;//温度低8位
msb=rd_byte（）;//温度高8位
}
voidprocess_temperature（）//处理温度
{
ucharflagdat,flag;
if（msb&0xf0）
{
flag=1;
msb=~msb;
lsb=~lsb+1;
flagdat='-';
}
else
{
flag=0;//0表示温度为正
flagdat='';
}
t1=msb<<4;
t1|=（lsb>>4）;
t2=（lsb&0x0f）*0.0625*10;
disbuf[0]='T';
disbuf[1]=':
';
disbuf[2]=t1%100/10+'0';
disbuf[3]=t1%10+'0';
disbuf[4]='.';
disbuf[5]=t2+'0';
disbuf[6]='\0';
if（disbuf[2]==0x30）
{
disbuf[2]='';
if（disbuf[3]==0x30）
disbuf[3]='';
}
}
//main.c
//开闹铃时显示闹铃符号，关时不显示
//设置闹铃按1下进入设置状态；按2下，退出设置状态；
//设置时间按1下进入设置状态，并停止计时；按2下，推出设置状态，并开始计时
//当设置闹铃、时间没按下时，调时、调分不起作用
//不可以在设置时间的过程中设置闹铃，不可以在设置闹铃的过程中设置时间
//设置闹铃后，闹铃时间在第一行显示
//切换温度用到了调时键，为避免冲突，看温度与设置时间、设置闹铃不可同时有效
//每当设置闹铃时，闹铃都初始化为00:
00,设置完后，闹铃消失
//lcd1602有64B的CGRAM，可用来写入自定义字符，5*8点阵的可写8个（每个占8字节），5*11点阵的可写4个（每个占16字节）
//写命令wcmd（0x40）,显示所写入字符，送入数据0x00-0x07（对应显示8个字符）。
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
voidinc_second（）;
voidinc_minute（）;
voidinc_hour（）;
voidbeep（）;
voidwdscan（）;
voiddisp_sfm（ucharx,uchary,uchardat）;
#definePORTP0
sbitlcdrs=P2^7;//LCD数据命令选择端
sbitlcden=P2^6;//LCD使能端
sbitsetsj=P2^0;//设置时间
sbitsetnl=P2^1;//设置闹铃
sbitts=P2^2;//调整小时
sbittf=P2^3;//调整分钟
sbitknl=P2^4;//开闹铃
sbitgnl=P2^5;//关闹铃
sbitlam=P1^0;//AM指示灯
sbitlpm=P1^1;//PM指示灯
sbitlnl=P1^2;//闹铃就绪指示灯
sbitfm=P3^6;//蜂鸣器端口
//sj为设置时间按下的标志,nlflag为闹铃键按下的标志；tzflag为调时
（1）、分按下
（2）的标志
ucharsj,tzflag,nlflag,tznl,wdnum;
ucharhour,minute,second,tcnt,nlhour,nlminute,nldk;
ucharcodetable[]="23:
59:
50";
ucharcodebmp[]={0x0e,0x11,0x1f,0x00,0x0a,0x00,0x00,0x00,
0x0C,0x12,0x12,0x0C,0x00,0x00,0x00,0x00};//闹铃符号与温度符号;
voidwcmd（ucharcmd）
{
lcden=0;
lcdrs=0;
PORT=cmd;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidwdata（uchardat）
{
lcden=0;
lcdrs=1;
PORT=dat;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidgoxy（ucharx,uchary）
{
if（x==1）
wcmd（0x80+y）;
else
wcmd（0x80+0x40+y）;
}
voiddisp_str（uchar*str）
{
while（*str）
{
wdata（*str）;
str++;
}
}
voiddisp_bmp（ucharx,uchary,uchardat）
{
goxy（x,y）;
wdata（dat）;
}
voidlcd_init（）
{
uchari;
wcmd（0x38）;//显示模式设置：
16*2，5*7，8位数据接口
wcmd（0x0c）;//开显示，不显光标，光标不闪烁
wcmd（0x06）;//地址自动加1
wcmd（0x01）;//清屏
wcmd（0x40）;//写CGRAM
for（i=0;i<16;i++）
wdata（bmp[i]）;
goxy（2,0）;
disp_str（table）;
}
voidtimer0_init（）
{
TMOD=0X01;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
voidtimer0（）interrupt1
{
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
tcnt++;
if（tcnt==20）
{
tcnt=0;
inc_second（）;
disp_sfm（2,4,hour）;
disp_sfm（2,7,minute）;
disp_sfm（2,10,second）;
wdata（''）;
wdata（''）;
wdata（''）;
wdata（''）;
wdata（''）;
}
}
inc_minute_nop（）
{
minute++;
if（minute==60）
minute=0;
}
voidinc_second（）
{
second++;
if（second==60）
{
second=0;
inc_minute（）;
}
}
voidinc_minute（）
{
minute++;
if（minute==60）
{
minute=0;
inc_hour（）;
}
}
voidinc_hour（）
{
hour++;
if（hour==24）
hour=0;
}
voidinc_nlminute（）
{
nlminute++;
if（nlminute==60）
nlminute=0;
}
voidinc_nlhour（）
{
nlhour++;
if（nlhour==24）
nlhour=0;
}
voiddisp_sfm（ucharx,uchary,uchardat）
{
ucharshi,ge;
shi=dat/10+'0';
ge=dat%10+'0';
goxy（x,y）;
wdata（shi）;
wdata（ge）;
}
voidled_apm（）
{
if（hour<12）
{
lpm=1;
lam=0;
goxy（2,0）;
wdata（'A'）;
wdata（'M'）;
}
else
{
lam=1;
lpm=0;
goxy（2,0）;
wdata（'P'）;
wdata（'M'）;
}
}
voidtzsjfun（）
{
if（nlflag==0）//若闹铃没按下，则可设置时间，否则无效
{
if（wdnum==0）//若切换温度也没按下，则可设置时间
{if（setsj==0）
{
delay
（2）;
while（!
setsj）;
delay
（2）;
if（setsj==1）//表示按下了设置时间，且已经消抖
{
sj++;
if（sj==1）
TR0=0;//按下1次停止计时
if（sj==2）//第2次按下表示设置完毕
{
TR0=1;
sj=0;
}
}
}
if（sj）//要调整时间
{
if（ts==0）
{
delay
（2）;
while（!
ts）;
delay
（2）;
if（ts==1）
tzflag=1;
}
if（tf==0）
{
delay
（2）;
while（!
tf）;
delay
（2）;
if（tf==1）
tzflag=2;
}
}
if（tzflag）
{
if（tzflag==1）
{
tzflag=0;
inc_hour（）;
disp_sfm（2,4,hour）;
}
if（tzflag==2）
{
tzflag=0;
inc_minute_nop（）;
disp_sfm（2,7,minute）;
}
}
}
}
}
voidnl0（）
{
nlhour=0;
nlminute=0;
disp_sfm（1,4,nlhour）;
wdata（':
'）;
disp_sfm（1,7,nlminute）;
}
voidnldisappear（）
{
uchari;
goxy（1,0）;
for（i=0;i<9;i++）
wdata（''）;
delay
（2）;
}
voidtznlfun（）
{
if（sj==0）//若设置时间没按下，则可设置闹铃，否则无效
{
if（wdnum==0）
{if（setnl==0）
{
while（!
setnl）;
delay（5）;
if（setnl==1）
{
nlflag++;
if（nlflag==1）
nl0（）;
if（nlflag==2）//按下1次闹铃键，设置闹铃；按下2次，设置完毕；
{nlflag=0;
nldisappear（）;
}
}
}
if（nlflag）//要设置闹铃
{
if（nlhour<12）
{goxy（1,0）;
wdata（'A'）;
wdata（'M'）;
}
else
{
goxy（1,0）;
wdata（'P'）;
wdata（'M'）;
}
if（ts==0）
{
while（!
ts）;
delay（5）;
if（ts==1）
tznl=1;
}
if（tf==0）
{
while（!
tf）;
delay（5）;
if（tf==1）
tznl=2;
}
}
if（tznl）
{
if（tznl==1）
{
tznl=0;
inc_nlhour（）;
disp_sfm（1,4,nlhour）;
}
if（tznl==2）
{
tznl=0;
inc_nlminute（）;
disp_sfm（1,7,nlminute）;
}
}
}
}
}
voidkgnlfun（）
{
if（knl==0）
{
while（!
knl）;
delay（5）;
i
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