多功能数字钟的设计与制作.docx

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1、多功能数字钟的设计与制作摘要：本数字钟采用STC89c58RD+单片机作为主控制器，结合温度传感器DHTI1、时钟芯片DS1302、语音芯片ISD4004,来实现温度湿度测量、闹钟、秒表、倒计时、12时制24时制转换、报时到分和显示年、月、日、时、分、秒的功能。而在显示方面采用了LCD12864液晶显示。由于本设计需要庞大的程序控制，因此软件程序均采用C语言编写，便于移植与升级。关键词；单片机控制；数字钟;STC89c58RD+;DS1302；ISD4004；DHTl1；LCDl2864Multi-functiondigitalclockdesignandproductionAbstract：

2、ThedigitalclockusesSTC89c58RD+microcontrollerasthemaincontroller,withtemperaturesensorDHT11,clockchipDS1302,andtheamplifierchipISD4004,toachievethetemperatureandhumiditymeasurements,alarmclock,stopwatch,countdown,12-hour24-hourconversion,timekeepingtopointsanddisplayyear,month,day,hour,minuteandseco

3、ndfunctions.ThetermsusedinthedisplayLCD12864liquidcrystaldisplay.Asthedesignrequiresalargeprocesscontrol,softwareprogramsarewrittenusingClanguageforeasymigrationandupgrades.KeyWordszmicrochipcontrol;DigitalClock：STC89c58RD+;DS1302；ISD4004；DHTl1；LCD12864目录1背景与意义11.1 背景借误!未定义书签.1.2 意义错误!未定义书签.1.3 功能介绍

4、22方案比拟与论证32.1 设计任务与要求32.2 方案比拟与论证33系统硬件设计53.1 总体电路框图53.2 单元电路设计5单片机模块5时钟模块9温湿度采集模块12语音模块15液晶显示模块19按槌模块234系统软件设计244.1 总体软件框图244.2 各模块程序设计254. 2.1时钟驱动模块255. 2.2温湿度采集数据模块266. 2.3液晶驱动程序SS7. 2.4语音控制程序305系统调试与测试315.1 硬件调试315.2 软件调试316设计总结32致谢32参考文献33附录M附录A：电路图34附录B：程序清单35多功能数字钟的设计与制作1背景与意义Ij背景20世纪末，电子技术获得

5、了飞速的开展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的开展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么珍贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向开展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面开展。下面是单片机的主要开展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方

6、法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大局部功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。1.2意义数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒、数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站，码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的开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

7、带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时播送、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为根底的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的开展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。目前家用的数字电子钟，多数只能显示小时

8、、分钟等信息，功能单一，而且大都采用LED数码管作为显示器件，功耗大，不能令消费者满意。为此，我设计了一款多功能语音数字钟，它可以显示年、月、日、小时、分钟、秒钟、星期等时间信息，可以进行12时制与24时制转换功能，同时可以显示环境的温度和湿度信息。还具有按键调节时间，语音实时报时到分，秒表，倒计时和5路闹钟设置功能。时钟采用LCD作为显示器，界面友好。1.3功能介绍液晶屏供可以显示5个页面，初始化时显示页面1。其包括第一行显示年、月、日。第二行显示时、分、秒、时制（12时制那么有AM和PM显示，24时制那么没有）。第三行显示湿度和温度。第四行显示星期。按Model键切换成设置模式，按一下Mo

9、del键液晶屏显示页面2为时间设置，按Sel键后，通过左键、右键、加键和减键就可以对包括年、月、日、时、分、秒、星期和时制的时间参数进行设置，设置完后再按Set键就可以保存设定的时间参数。按两下Model键液晶屏显示页面3为闹钟设置，可同时设置不同的5路闹钟，其中，每路闹钟还有模式选择，包括星期一、星期二、星期三、星期四、星期五、星期六、星期日、工作日、周末日和每天。按Set键后，通过左键、右键、加键和减键就可以对包括闹钟时间、闹钟状态（开或关）、闹钟路数、闹钟模式的设置。设置完后再按Set键就可以保存设定的闹钟参数。按三下MOdel键液晶屏显示页面4为秒表设置，秒表计时包括时、分、秒及千分秒

10、。按Set键清零，按加键或减键那么开始和暂停。按四下Model键液晶屏显示页面5为倒计时设置，倒计时计时同样包括时、分、秒及千分秒。按Set键后通过左键、右键、加键和减键进行倒计时时间设置,设置完后再按Set键就可以保存设定的倒计时时间参数。此时加键或减键是倒计时的开关，按一下开始倒计时，再按一下暂停倒计时；按左右键倒计时清零。在液晶屏显示页面1时，按一下Set键，数字钟会进行24时制的实时报时到分的功能。2方案比拟与论证2.1 设计任务与要求实现根本的时钟显示，包括年、月、日、时、分、秒、星期的显示。2.1.2实现时间的2时制与24时制的转换实现当前环境温度湿度的测量实现闹钟功能实现秒表和倒

11、计时功能实现实时报时到分的功能2.2 方案比拟与论证方案一：采用AT89C51为主控器件，结合温度采集模块DS18B20.时钟芯片DS1302、语音芯片ISD4004和蜂鸣器也可以实现显示时间显示，也还可以实现闹钟，秒表，倒计时和报时功能。在显示方面采用LED点阵显示。但是多功能数字钟主要是以程序控制为主，要实现以上功能需要大量的程序，51单片机的内存比拟小，一方面可能容纳不了这么多程序；另方面，即使容纳的了这么多的程序，也必然会影响数字钟的运行速度，甚至可能卡机。同时，采用DS18B20检测温度有点大材小用，生活上的温度测量并不需要非常的精确。而且，此方案选择LED点阵显示，必然使得制作时焊

12、接麻烦，工程量大，同时还会是数字钟需要很大的功耗。无论是从产品质量还是环保方面，此方案都不是很理想的。以下图为方案一的方框图：温度检测DS18B20时钟芯片DS1302单片机AT89C51；LED显示)|蜂鸣器语音芯片ISD4(X)4图2.2.1方案一方框图方案二：采用单片机STC89c58RD+为主控器件，结合温湿度传感器DHTl1、时钟芯片DS1302、语音芯片ISD4004和蜂鸣器来可以实现显示包括年、月、日、时、分、秒、星期等时间显示，也还可以实现闹钟，秒表，倒计时和报时功能。在显示方面采用LCDI2864液晶显示屏显示。58单片机具有更大的内存，对于设计像这样大程序的器件是非常适宜的

13、。温湿度采集方面采用温湿度传感器已经很够用了，而显示采用LCDI2864液晶显示屏显示，减少了很多的焊接工作，同时电路还更稳定，性能更好，更节能。以下图为方案二的方框图：温湿度传感器_1-液晶显不屏DHTIIIZ品VLCD12864单片机STC89c58RD时钟芯片/fDS1302SM/蜂鸣器语音芯片/-/ISD4004图方案二方框图通过方案一与方案二的比拟,很明显方案二做出来的产品性能更好，更稳定,更经济。在实现相同功能下，方案二会是一个更好的设计。所以我的设计采用的方案二的设计思路。3系统硬件设计3.1 总体电路框图图3.1总体电路框图3.2 单元电路设计单片机模块.1STC89c58RD

14、+单片机简介STC89C58RD+是一种低功耗高性能的8位单片机，STC89C58RD+系列是全球第一片掉电模式时典型功耗小于O.IuA的8051单片机。片内带有一个32k字节的FIaSh可编擦除只读存储器(PEROM),它采用了CMoS工艺和STC(宏晶)公司的高密度非易失性存储器(NURAM)技术，而且其输出引脚和指令系统和MCU-51系列单片机兼容。片内的FIaSh存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性的存储器编程器来编程。同时它具IEf三级程序存储器保密的性能。在众多的51系列单片机中，要算STC(宏晶)公司的STC89C58RD+最实用，因为它不仅和MCU-51系列单片机指令

15、、管脚完全兼容，而且它支持ISP（在系统可编程），无需高价的编程器，可轻松通过串口实现程序下载和远程升级，加上其片内的32k程序存储器是Flash工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。此外，它有1280字节的RAM,8K以上的E2PR0M,内置看门狗。在ISP下载编程时就可以任意设置6时钟/机器周期或12时钟/机器周期，STC单片机ISP引导码出厂时已有，不需要用户烧录。该单片机对开发设备要求很低，开发时间也大大缩短。单片机出厂时已完全加密，无法解密，其DlP封装引脚如图1所示图.1STC89c58RD+单片机2单片机引脚功能特点：1.增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051CPU2 .工作电压:5.5V-3.4V（5V单片机）/3.8V-2.OV（3V单片机）3 .工作频率范围：0-40MHz,相当于普通8051的080MHz.实际工作频率可达48MHz.4 .用户应用程序空间4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节5 .片上集成1280字节/512字节RAM6 .通用I/O口（32/36个），复位后为：Pl/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉（普通805