基于单片机的红外遥控电子钟设计1

1基于单片机和红外遥控智能闹钟设计摘要本设计主要是先对红外遥控电子钟进行系统方案的设计，进而进行系统硬件（电路图）以及系统软件（程序）两个方面的设计。使其具有显示年、月、日、时、分、秒的基本功能之外，还具有温度显示功能、整点报时功能、闹钟功能和红外遥控控制基于蜂鸣器的闹铃音乐播放和切换功能。在本设计中首先选用文献法，查找有关红外遥控电子钟设计的资料，了解此次设计中可以应用到的各种单片机、电子时钟芯片等等；然后选用比较法，针对此次设计的要求，逐一进行比较，分析选用不同单片机、电子时钟芯片应用时的优缺点，选用优点最多，缺点最少的单片机、电子时钟芯片；最后选用实验法进行设计方案的决定。最终确定本设计的产品是基于DS1302时钟芯片和并用红外遥控进行设置的电子钟温度计，以STC89C54单片机为控制核心，并用1602液晶显示作为人机交互界面。可以利用红外遥控进行闹钟的设定和时间的调整。本次基于单片机设计的红外遥控电子钟与传统的机械钟相比，更具有走时准确、显示直观、性能稳定、携带方便、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。1目录前言................................................................................................1第一章系统总体方案设计...............................................................3§1.1系统的设计功能...................................3§1.2方案的选择与比较.................................3§1.2.1系统的基本方案选择............................3§1.2.2单片机的选择..................................3§1.2.3时钟芯片的选择................................4§1.2.4温度采集模块的选择............错误!未定义书签。§1.2.5显示模块的选择................................5§1.2.6红外发射接收模块的选择........................5§1.2.7电源模块的选择................................5§1.2.8声光报警模块的选择............................5§1.3系统的总体设计方案...............................5第二章系统硬件设计.......................................................................7§2.1单片机控制模块...................................7§2.1.1STC89C54单片机的简介........................7§2.1.2时钟电路的设计................................8§2.1.3复位电路的设计................................9§2.2时钟芯片DS1302模块.............................9§2.2.1DS1302简介...................................9§2.2.2DS1302的工作原理............................10§2.2.3DS1302的应用................................10§2.3温度采集DS18B20模块............错误!未定义书签。§2.3.1DS18B20简介.................错误!未定义书签。§2.3.2DS18B20的主要特征...........错误!未定义书签。§2.3.3DS18B20的应用...............错误!未定义书签。§2.4液晶显示屏LCD1602模块.........................11§2.4.1LCD1602液晶显示屏简介......................11§2.4.2LCD1602液晶显示屏的应用....................122§2.5红外发射接收模块................................12§2.5.1红外发射接收简介.............................13§2.5.2红外发射接收的应用...........................13§2.6电源模块........................................13§2.7声光报警模块....................................14第三章系统软件设计.....................................................................16§3.1软件总体框图....................................16§3.2各部分软件介绍..................................17§3.2.11602液晶显示程序............................17§3.2.2DS1302时钟芯片程序..........................17§3.2.3程序..........................错误!未定义书签。§3.2.4红外遥控按键程序.............................18第四章结论....................................................................................20§4.1系统调试........................................20§4.2系统实物图......................................20§4.3结论............................................23参考文献..........................................................................................24致谢....................................................................错误!未定义书签。附录......................................................................错误!未定义书签。附录一、原理图.......................错误!未定义书签。1前言数字钟是采用数字电路实现对数字显示的计时装置，它具有显示年、月、日、时、分、秒的功能，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大的扩展了钟表的报时功能。电子钟在工业控制和日常生活中是很重要的，它不仅可以用于计时、提醒，又可用于对机器的控制，在自动化的过程中必然有电子钟的参与，因此电子钟的应用会越来越广泛，而且向着精确、低功耗，多功能发展。基于单片机设计的数字中精确度较高，因为在程序的执行过程中，任何指令都不影响定时器的正常计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。从而，使数字钟的精度仅仅取决于单片机的产生机器周期电路和定时器硬件电路的精确度。另外，程序较为简洁，具有可靠性和较好的可读性。如果我们想将它应用于实时控制之中，只要对上述程序和硬件电路稍加修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。在国内，电子钟在很多电子报刊杂志上都可以见到，最简单的只是单纯显示年、月、日、时、分、秒，在此基础上，还可以增加闹铃功能、温度显示功能、校时功能、整点报时功能、闰年显示功能、红外遥控修改时间功能、倒计时功能等等，所以设计者可以根据自己的需要，结合其中的几项功能进行设计，但即使是具有同一种功能的电子钟设计所用的单片机、电子时钟芯片等等也或许不同。现在很多高校把简单点、功能要求少点的电子钟设计当做课程设计题目，把复杂点、功能要求多些的电子钟设计当做毕业设计题目。其中红外遥控电子钟在某些电子时钟设计大赛上也出现过类似设计，此类设计对于制造新型单片机红外遥控LCD电子钟具有一定的参考作用。这是单纯就红外遥控电子钟的设计而言的，对于在此基础上进一步的扩展与应用，还可以在一些实际生活所用的小物品上应用到，例如红外遥控电子钟设计还可以扩展为LED数字电子钟，可以根据不同的需要，制作成旋转等样式。电子钟随处可见，随身携带的可以随时修改时间、设定闹铃等等，但是现在出现很多挂在墙上的电子钟，这样修改时间很不方便，于是便利用红外遥控技术，利用它来控制电子钟，使修改时间、设定闹铃不再需要把电子钟拿下来，而2是一件很随意的事情。随着国内外科学技术的发展，电子钟的各项功能越来越接近人们的生活需求，不仅可以具用红外遥控进行控制的功能，还可以具有播放歌曲、播放电影、播放美丽图画的功能。这些先进的技术使人们的生活更加精彩。这些只是简单的，如果说把红外遥控电子钟的设计原理进行解剖，进入90年代以来，红外遥控这一技术有了新的发展，应用范围也更加广泛。在国外，首先，现在不用电缆、微波或卫星就可将视频、音频和数据信息从一个地点传递到另一个地点。其次，红外通信系统的数据系统在美国国家航天和空间管理局97年举办的因特网国际展览会大厅和会议中心之间提供了链路。同时，由于红外通信具有隐蔽性、保密性强的特点，故国外通信机构也很重视这一技术的开发与应用。本次所设计的红外遥控电子钟是基于DS1302时钟芯片和并用红外遥控进行设置的电子钟温度计，以STC89C54单片机为控制核心，以1602液晶显示作为人机交互界面。系统可以对周围环境温度进行实时监测，除此之外还具有闹钟功能和整点报时功能。时间调整和闹铃时间设定等所有产品功能都可由红外遥控进行设置。3第一章系统总体方案设计§1.1系统的设计功能本次设计是以单片机为核心，扩展显示和红外接口，进行红外遥控电子钟的软硬件设计。使之具有显示年、月、日、时、分、秒和温度的功能，同时具有闹钟和整点报时的功能，并且可以通过红外遥控器进行基本时间的调整和闹钟的设定。温度的检测精度为0.5°，显示精度为0.1°。§1.2方案的选择与比较§1.2.1系统的基本方案选择红外遥控电子钟设计的总体结构框图如图1-1所示。§1.2.2单片机的选择方案一：采用AT89C52系列单片机。它是一个低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。这些特点可以满足此次设计的要求，但是考虑到现有电路板上没有现成的这个单片机，所以不采用此方案，考虑其他方案。方案二：采用STC89C54系列单片机。STC89在8051基础上增加了许多功能，内置flashROM可以反复擦写10万次，内置硬件看门狗，极大地提高了MCS51家族的性能，STC89由美国设计，在台湾生产，是目前在相同性能条件下价格最优的一个品种，且具有高性能、低价格的特点。由于其功能已经够满足我们对于产品的需要，所以我们选择性价比更高的STC89C54。4图1-1系统总体框图§1.2.3时钟