基于單片機的多功能電子時鐘的設計

宋璐　衛亞博　馮艷平

摘要：提出了一種基于單片機的多功能電子時鐘的設計方法，以AT89C52單片機作為系統的主控芯片，采用DS1302作為時鐘控制芯片，實現日期時鐘顯示并且提供精準定時的功能。此外，還可經由DHT22所構成的溫濕度傳感電路，將溫濕度參數輸入到單片機中進行處理，然后通過液晶顯示電路將所有的結果顯示出來。結果表明該電路能精確的顯示時鐘以及各種環境參數，并能實現鬧鐘、定時開關和溫濕度閾值報警等功能，效果良好。

關鍵詞：電子時鐘;單片機;溫濕度

中圖分類號： TN02 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）14-0244-02

Abstract： A design method of multi-function electronic clock based on MCU is proposed. AT89C52 MCU is used as the main control chip of the system and DS1302 is used as the clock control chip to realize the display of date and clock and provide precise timing function. In addition， through the temperature and humidity sensor circuit composed of DHT22， the temperature and humidity parameters can be input into the MCU for processing， and then all the results can be displayed through the LCD display circuit. The results show that the circuit can accurately display the clock and various environmental parameters， and can realize the alarm clock， timing switch and temperature and humidity threshold alarm functions， with good results.

Key words： Electronic clock; single chip microcontroller; temperature and humidity

隨著社會經濟的飛速發展，智能化的設備應用越來越廣泛，對于傳統的時鐘，也有了新的要求[1-2]。為此，設計了一種基于單片機的多功能電子時鐘，可實現日歷時間實時顯示、鬧鐘定時報警，以及環境溫濕度的監測等功能，具有抗干擾能力強、使用方便，功能全，可靠性高等特點，可廣泛應用于日常生活或者工業等領域。

1 硬件電路設計

設計的多功能電子時鐘的電路框圖如圖1所示，主要包括以下7個組成部分：鍵盤控制電路、溫濕度傳感電路、時鐘日歷控制電路、單片機主控電路、液晶顯示電路、蜂鳴器鬧鐘電路和電源電路。

1.1 時鐘日歷控制電路

系統中采用DS1302作為時鐘控制芯片，DS1302是美國的Dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片，被廣泛地應用于各種數字時鐘中，采用串行數據傳輸方式，可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償等多種功能[3-5]。

時鐘日歷控制電路如圖2所示，其中VCC2為主電源，VCC1為后備電源，由兩個電源中電壓較大者供電;X1和X2為振蕩源，在電路中外接32.769KHz的晶振;RST為復位/片選信號，RST為時鐘輸入端。

1.2 溫濕度傳感電路

系統中采用DHT22作為溫濕度傳感芯片，DHT22數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器，應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，具有體積小、功耗低、相應速度快、傳輸距離遠和抗干擾能力強能特點。

DHT22采用單線串行接口，基于熱敏電阻與感濕電阻進行工作，由于電阻的阻值會隨著空氣中的溫濕度變化而變化，所以傳感器可以通過電路中電流的變化來獲取相應的溫濕度數據，再送入到單片機中進行處理并進行顯示[6-7]。溫濕度傳感電路如圖3所示，1管腳接VCC，4管腳接GND，2管腳為數據端，接單片機輸出信號，3管腳懸空。

1.3 單片機主控電路

單片機主控電路采用Atmel公司開發的高性能的單片機AT89C52作為主控芯片。它是具有4K的可編程Flash、256B的RAM、32個I/O口、5個中斷源、2個16位定時器的高性能單片機[8]。單片機最小系統電路如圖4所示，由AT89C52單片機，晶振電路和復位電路構成，復位采用上電復位的方式，時鐘晶振為12M，滿足系統對數據處理的需求。

1.4 其他電路

采用LCD12864液晶顯示器實現系統的人機交互功能，帶中文字庫的LCD12864是一種具有4位/8位并行，2線或者2線串行多種數據傳輸方式，分辨率為128×64，內置8192個16×16點漢字，和128個16×8點ASCLL字符集的液晶顯示器，此外還可完成各種符合和圖形的顯示，具有操作簡單、接口靈活和低壓低功耗等特點[9]。

液晶顯示電路如圖5所示，在系統中LCD12864的數據端與單片機的P0.0-P0.7相連，控制端與單片機的P2.0-P2.4相連。

2 軟件設計

系統的軟件設計采用C語言進行編程，軟件開發環境采用兼容C語言的開發系統Keil C51。

2.1 主程序

系統軟件流程圖如圖6所示，單片機上電后，系統開始初始化，由單片機判斷系統是否處于正常運行模式，若否，則運行在設置模式，由單片機記錄用戶的設置參數;若是，由主控芯片控制液晶顯示電路顯示各個信息，并將各個信息進行處理，處理完畢后由主控芯片判斷是否滿足鬧鐘條件或者是否超過預先設定的閾值;若超過閾值，則啟動聲光報警提示鬧鐘或者溫濕度超過閾值。一次測量結束之后，程序不斷循環，若數據發生變化，則LCD顯示器顯示的結果也隨之變化，從而達到動態監測各路環境參數的功能?；贏T89C52單片機的程序設計可以參考文獻[10]，這里就不再贅述。

2.2 時鐘日歷控制電路軟件設計

在主程序中啟動時鐘日歷控制模塊之后，若為設置模式，則提示用戶分別設置時鐘、設置日期和設置鬧鐘，用戶設置完成之后，由單片機保存并記錄用戶的設置參數;若為正常運行模式，則由單片機控制時鐘控制電路，分別顯示時鐘、顯示日期和顯示鬧鐘，顯示完成成回主程序繼續循環運行。

3 結束語

基于AT89C52單片機設計的多功能電子時鐘，可實現日歷時間實時顯示、鬧鐘定時報警、以及環境溫濕度的監測等功能，在實際中應用得非常廣泛，可廣泛應用于日常生活或者工業等領域。

參考文獻：

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[2]李嘉浩.基于單片機智能電子時鐘設計及應用[J].電子測試，2017（2）：117-118.

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[8]劉善國.汽車防酒駕系統的設計與開發[J].河南工程學院學報自然科學版），2018，30（04）：61-64.

[9]楊紅，李生明，李欽.基于單片機的簡易水情檢測系統裝置[J].電子制作，2018（23）：79-81.

[10]邸靜妍，朱維琳.藥品倉庫環境監測系統的軟件設計[J].信息通信，2018（11）：101-102.

【通聯編輯：王力】