对多功能数字钟的设计研究

李庭轩

摘要：生活中随处可以发现数字时钟的身影，随着科技的发展，数字钟不断升级，多功能数字钟随之而产生。目前，在市场较为流行的数字时钟，都是利用传统数字电路设计的，在设计过程中，将单片机作为其控制芯片，通过按键进行控制，从而在12864液晶模块上显示出来。而本设计不仅具有传统的基本显示时间的功能，还能自动背光照明，对温度进行测量，将智能電子的优势充分体现出来。在设计过程中，主要从硬件电路与软件程序两方面详细介绍，从而加强人们对数字钟的理解。

关键词：多功能数字钟；控制电路；程序设计

1.多功能数字钟相关概述

无论是家庭、工作单位、学校以及其它场所，均能发现时钟的身影，虽然并不起眼，却在人们生活中发挥了重要作用。随着科技不断创新与发展，多功能数字钟随之而诞生，其功能进一步完善，不仅显示时间，还具有稳定、精确、直观等众多功能，因其丰富的功能与小巧的外观受的人们的欢迎。从设计原理的角度来看，传统的数字钟电路包含了时序电路与组合逻辑电路，随着其功能的增强，对大规模集成电路的选择范围越发广泛，对其功能进一步的丰富奠定了一定基础。

2.多功能数字钟硬件电路设计原理分析

2.1控制电路的选择与设计

传统的设计方案，对于电路和成本的要求极低，对于设备所需的基本功能都能够实现，但是如果在其中加入了显示温度的电路，那么将会影响到电路的平衡，从而使其相关性能下降，最终破坏平稳的电路。本文所用的主控制器是利用单片机实现的，因其具有较为简单的硬件电路，并且在工作时电路非常稳定，以及具有强大的系统性能，通过相关的软件设施能够很好的对其进行控制，进而将数字钟应有的性能体现出来。选用STC12C5A60S2，主要是其货源充足并且价格便宜。

2.2时钟电路设计

用芯片DS102作为外部时钟，主要是因其耗能低、性能强以及具有RAM，并且它能够进行时间的计算，以及对闰年的缺失进行补充。因其工作时产生的电压是2.2～2.5V，故而需要将CPU与三线接口进行同步通讯，并且在突发事件发生的时候，能够传送出多个信号或者是数据。DS1302具备着和单片机进行简单通讯的功能，运行时只需利用到三个口线，分别是SCLK、RESET以及I/O数据线。如果想利用单片机实现准确无误的计时，那么就需要对DS1302进行精准的控制，从而记录数据，而此现象需要通过三个口线来实现。

2.3显示电路设计

随着科技的不断进步，液晶技术逐渐走进人们的生活，在各种场合都能看见液晶显示模块（LCD Module，LCM）的利用。对于图形点阵LCM而言，如果按照分辨率进行分类，最为常见并且具有中文翻译的有三种形式，分别是106×120、128×32以及12864，相关的控制芯片有SED1575、T6963以及ST7920等。而本设计采用的是LED12864和ST7920这两个型号的设备，并利用8位并行来实现相关的控制，内置的ASC Ⅱ字符具有128个，16×16的点阵字符具有8192个，故而对于16×16的点汉字能够显示出8×4行，从而通过相关控制显示时间和温度。

3.多功能数字钟软件程序设计与分析

3.1程序设计思路和算法

对数字钟的万年历进行设计时，由于阴历与公历是其主要组成部分，实现二者之间的相互转化，将查表法与单片机相结合即可达到这一目的。首先将公历距元旦的时间计算出来，之后查找出春节日期计算出元旦与春节之间的天数，便能将春节与公历日的天数差计算出来，接下来仅需根据月份的大小即可将农历日期推算出来。若公历日没有到春节日期，说明公历年要比农历年大一年，根据前一年的相关信息选取农历的大小月即可，据此将农历与公历日期计算出来。

3.2程序整体设计

在整个系统中，各模块子函数与主函数是单片机主要构成部分，而本系统主要由单片机进行控制，其中模块的子函数被主函数所调动。多功能数字中主要通过设置软件将时间显示出来，定时器主要起到促使数字钟运行的目的，并会被送至主控芯片中，从而在LCD12864中被显示出来。只需要通过按键直接对日期以及时间进行修改即可，因此在使用之前要对液晶显示器以及定时器进行初始化处理，与此同时，在各模块函数中其他模块也将被初始化处理。

3.3对ST7920显示RAM的编程应用

间接访问法与直接访问法是单片机对液晶显示模块进行控制的两种主要接口方式。其中单片机的并行接口与液晶显示器模块相连接即为间接访问模式，通过并行接口的操作令其显示在液晶显示器中。而单片机总线所连接的I/O或存储器主要由液晶显示模块所代替，此方式则为直接访问方式。实际上，控制进行液晶显示模块时，间接访问方式为其主要控制方式，直接访问方式频率相对较低。例如，本文的数字钟，它能够利用DS1302来进行定时，利用设备上的按键记性工作，从而实现设置功能，当到达该时间时，设备中的报警器发出蜂鸣声，并通过DS18B20进行温度测试。

4.总结

从文中对多功能数字时钟的设计过程能够看出，科技的发展为人们生活带来了极大便利，起作用不仅体现在较为先进的交通、航空、军事等领域中，对生活中很多产品的更新也具有一定促进作用。在设计多功能数字时钟的过程中主要从软件程序设计与硬件电路设计两方面入手，其中程序的设计令其功能不断增强，而硬件的设计则主要从外表以及电路入手，进而设计出功能丰富，外观精巧的多功能数字钟。实际上，随着科技的不断发展，数字中的功能必然越来越强大，从而令其在交通、医疗以及航空等领域中充分发挥其功能，令人们生活更加方便。

参考文献：

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