基于单片机的多功能电子时钟的设计

2019-07-16宋璐卫亚博冯艳平

电脑知识与技术 2019年14期

宋璐　卫亚博　冯艳平

摘要：提出了一种基于单片机的多功能电子时钟的设计方法，以AT89C52单片机作为系统的主控芯片，采用DS1302作为时钟控制芯片，实现日期时钟显示并且提供精准定时的功能。此外，还可经由DHT22所构成的温湿度传感电路，将温湿度参数输入到单片机中进行处理，然后通过液晶显示电路将所有的结果显示出来。结果表明该电路能精确的显示时钟以及各种环境参数，并能实现闹钟、定时开关和温湿度阈值报警等功能，效果良好。

关键词：电子时钟;单片机;温湿度

中图分类号： TN02 文献标识码：A

文章编号：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

隨着社会经济的飞速发展，智能化的设备应用越来越广泛，对于传统的时钟，也有了新的要求[1-2]。为此，设计了一种基于单片机的多功能电子时钟，可实现日历时间实时显示、闹钟定时报警，以及环境温湿度的监测等功能，具有抗干扰能力强、使用方便，功能全，可靠性高等特点，可广泛应用于日常生活或者工业等领域。

1 硬件电路设计

设计的多功能电子时钟的电路框图如图1所示，主要包括以下7个组成部分：键盘控制电路、温湿度传感电路、时钟日历控制电路、单片机主控电路、液晶显示电路、蜂鸣器闹钟电路和电源电路。

1.1 时钟日历控制电路

系统中采用DS1302作为时钟控制芯片，DS1302是美国的Dallas公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，被广泛地应用于各种数字时钟中，采用串行数据传输方式，可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能[3-5]。

时钟日历控制电路如图2所示，其中VCC2为主电源，VCC1为后备电源，由两个电源中电压较大者供电;X1和X2为振荡源，在电路中外接32.769KHz的晶振;RST为复位/片选信号，RST为时钟输入端。

1.2 温湿度传感电路

系统中采用DHT22作为温湿度传感芯片，DHT22数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，具有体积小、功耗低、相应速度快、传输距离远和抗干扰能力强能特点。

DHT22采用单线串行接口，基于热敏电阻与感湿电阻进行工作，由于电阻的阻值会随着空气中的温湿度变化而变化，所以传感器可以通过电路中电流的变化来获取相应的温湿度数据，再送入到单片机中进行处理并进行显示[6-7]。温湿度传感电路如图3所示，1管脚接VCC，4管脚接GND，2管脚为数据端，接单片机输出信号，3管脚悬空。

1.3 单片机主控电路

单片机主控电路采用Atmel公司开发的高性能的单片机AT89C52作为主控芯片。它是具有4K的可编程Flash、256B的RAM、32个I/O口、5个中断源、2个16位定时器的高性能单片机[8]。单片机最小系统电路如图4所示，由AT89C52单片机，晶振电路和复位电路构成，复位采用上电复位的方式，时钟晶振为12M，满足系统对数据处理的需求。

1.4 其他电路

采用LCD12864液晶显示器实现系统的人机交互功能，带中文字库的LCD12864是一种具有4位/8位并行，2线或者2线串行多种数据传输方式，分辨率为128×64，内置8192个16×16点汉字，和128个16×8点ASCLL字符集的液晶显示器，此外还可完成各种符合和图形的显示，具有操作简单、接口灵活和低压低功耗等特点[9]。

液晶显示电路如图5所示，在系统中LCD12864的数据端与单片机的P0.0-P0.7相连，控制端与单片机的P2.0-P2.4相连。

2 软件设计

系统的软件设计采用C语言进行编程，软件开发环境采用兼容C语言的开发系统Keil C51。

2.1 主程序

系统软件流程图如图6所示，单片机上电后，系统开始初始化，由单片机判断系统是否处于正常运行模式，若否，则运行在设置模式，由单片机记录用户的设置参数;若是，由主控芯片控制液晶显示电路显示各个信息，并将各个信息进行处理，处理完毕后由主控芯片判断是否满足闹钟条件或者是否超过预先设定的阈值;若超过阈值，则启动声光报警提示闹钟或者温湿度超过阈值。一次测量结束之后，程序不断循环，若數据发生变化，则LCD显示器显示的结果也随之变化，从而达到动态监测各路环境参数的功能。基于AT89C52单片机的程序设计可以参考文献[10]，这里就不再赘述。

2.2 时钟日历控制电路软件设计

在主程序中启动时钟日历控制模块之后，若为设置模式，则提示用户分别设置时钟、设置日期和设置闹钟，用户设置完成之后，由单片机保存并记录用户的设置参数;若为正常运行模式，则由单片机控制时钟控制电路，分别显示时钟、显示日期和显示闹钟，显示完成成回主程序继续循环运行。

3 结束语

基于AT89C52单片机设计的多功能电子时钟，可实现日历时间实时显示、闹钟定时报警、以及环境温湿度的监测等功能，在实际中应用得非常广泛，可广泛应用于日常生活或者工业等领域。

参考文献：

[1]许珂乐.基于51单片机的电子时钟设计[J].现代电子技术，2017，40（1）：175-177.

[2]李嘉浩.基于单片机智能电子时钟设计及应用[J].电子测试，2017（2）：117-118.

[3]黄明强.DS1302在单片机系统中的应用[J].保定师范专科学校学报，2004（02）：30-33.

[4]杨阳，李华.基于DS1302芯片的数字时钟设计[J].无线互联科技，2017（03）：77-78.

[5]江志晃，周丽琳，郭凯晴.基于STC89C52的多功能电子时钟的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2018，（19）：85-87.

[6]杜彬，宋坤伟.基于树莓派的微型智能空气质量检测系统的实现技术研究[J].太原学院学报，2018，36（01）：33-37.

[7]刘俐秀，宁维莲.基于单片机的低功耗温湿度计的设计[J].玉林师范学院学报（自然科学版），2018，39（02）：29-34.