多功能智能電子鐘的設計

袁玉霞+++李冰

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

關鍵詞：單片機；多功能；電子鬧鐘

1 研究背景

隨著生活壓力的增大，我們經濟的飛速發展，快生活已經悄悄地侵入了我們的世界，同時，已經成為我們人際交往等生活中必要地素質體現，從而對時間的要求提高了，同時顯示的視覺感美感也進一步提高了，要求顯示的更加直觀了更加精確了，同時也需要準時提醒的功能了。該設計能準確顯示年、月、日、時、分、秒，同時可以進行閏年的補償，還可以顯示溫度、濕度，具有鬧鐘響鈴的功能，設計的產品壽命長，誤差低。

2 整體設計

該設計要實現的主要功能如下：

打開電源后具體顯示如下：

日歷顯示為陽歷和農歷

顯示如陽歷2016年1月25日

農歷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控的，鬧鐘也是可以通過按鍵進行定時的，定的時間到了通過蜂鳴器進行報警。

按照整體的設計要求，使用五大模塊相結合的設計構造，有液晶LCD12864展示數字與漢字模塊、時間設定整理（DS1302）模塊，溫度與濕度判斷、采集模塊和按鍵手動調整控制模塊、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

本次設計的產品，硬件部分分五大模塊構造而成：液晶顯示、溫度濕度收集運算，時間運算校準處理、手動獨立按鍵調整設置，鬧鐘定時蜂鳴報警。用到的硬件模塊主要有：（1）STC89C52單片機，作為主控方，其最小系統的電路設計。（2）DS1302，主要的時鐘芯片，其主要的接口電路設計。（3）DHT11，作為采集現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計及LCD顯示信息的設計。

下面簡要介紹一下這幾大模塊：（1）STC89C52單片機。該芯片為整個電路部分的核心芯片，連接著該設計中的其他幾大模塊。為了方便溫度與濕度的收集、校準、計算，選擇市場上常見的且功能強大的DHT11芯片。時間處理模塊，選擇我們實驗中經常用到的，且具有計算校準年份月份時間及星期，同時還有自動調正閏年的DS1302時鐘芯片。按鍵模塊，采用4個獨立按鍵的形式進行，一個鍵為進行年份、時間、日期、星期、以及鬧鐘的選擇，同時這個鍵也是移動鍵；一個鍵為數字進行加一的按鍵及鬧鐘開關的控制鍵；一個鍵為數字進行減一的按鍵；一個鍵為還原鍵。鬧鐘到點報警，采用蜂鳴器，在所定鬧鐘時間到時，通過發出響聲來進行報警提示。最后數據的展示模塊選擇液晶顯示屏，來顯示前面計算得到的數據以及設定好的漢字，其中液晶屏，我們使用LCD12864。（2）DS1302是達拉斯公司產的一種芯片用在時鐘上面，其芯片操作簡單，功能強大，同時還可以進行時間格式選擇，是使用24小時格式還是選擇12小時格式，可以根據需要自我選擇，還可以進行自動閏年的校準以及時間年份確定。同時其連接單片機操作也很簡單，只用其中的復位以及串行時鐘和數據線就可以了。并且耗能小。（3）DHT11傳感器模塊設計。這一類型的傳感器即DHTXX系列，傳感器的輸出具有良好的數字信號，還可以進行校準溫濕度復合。為了保證產品的可靠性和穩定性，這一型號的產品，還應用了溫度濕度傳感技術，以及專用于采集的數字模塊，幾項功能疊加在一起。（4）按鍵模塊設計。本設計共利用5個手動按鍵，復位鍵和4個調控鍵，這4個按鍵采用各自獨立的方式，同時進行相互配合，我們通過這四個按鍵進行對時間年份以及星期進行所需要的調整，但功能有限，不能對溫度濕度的手動校準，另外這樣做可以進行簡單的程序編寫，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）鬧鐘報警電路設計。本次設計增添了鬧鐘報警功能，通過手動調整設定時間，當時間到時，就會通過蜂鳴器來發出響聲提示我們所設計的時間到了。蜂鳴器是我們生活中以及實驗中經常使用到的報警器，在這次設計電路中使用不僅降低了設計成本，還進一步優化了設計方案，有利于焊接。

4 軟件設計

此設計需要以下幾種模塊的程序編寫構成完整的軟件設計，有公歷年份日期計算程序，溫度濕度采集校準計算編程，鬧鐘到點報警編程，按鍵判斷操作程序。該程序需要在單片機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行初始化。結束后，進入溫度和濕度的收集校準計算的程序。溫濕度測量設備根據內部結構，以及有關實際情況，自動讀取溫濕度。然后將程序運行到年度程序中，定時計算日歷時間及星期等信息。然后輸入判斷程序的關鍵，確定是否有沒有按按鈕，如果沒有，直接調用來計算假日計劃，根據相關信息的節日來計算，如果你按按鈕，更新相關的關鍵t變量的假期計算程序，修改后，根據相關變量再計算所需的數據信息。最后是顯示程序，將前面我們進行功能設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 結束語

此設計使用數字進行清晰的顯示，將所需要的信息如時間、年份、月份和當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行設定。此設計使用5V的電壓作為電源來供電，利用的是以STC89C52單片機為主要控制系統，耗能低。

設計的多功能智能電子鐘易于閱讀，液晶顯示清晰，設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，優點多，根據現在科學技術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

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

[2]滕振芳，張昆.基于單片機的電子萬年歷的設計[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。