基于單片機(jī)的紅外遙控電子鐘設(shè)計(jì)1

1、河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的紅外遙控電子鐘設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)主要是先對(duì)紅外遙控電子鐘進(jìn)行系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，進(jìn)而進(jìn)行系統(tǒng)硬件（電路圖）以及系統(tǒng)軟件（程序）兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)。使其具有顯示年、月、日、時(shí)、分、秒的基本功能之外，還具有溫度顯示功能、整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能、鬧鐘功能和紅外遙控控制功能。在本設(shè)計(jì)中首先選用文獻(xiàn)法，查找有關(guān)紅外遙控電子鐘設(shè)計(jì)的資料，了解此次設(shè)計(jì)中可以應(yīng)用到的各種單片機(jī)、電子時(shí)鐘芯片和溫度采集模塊等等；然后選用比較法，針對(duì)此次設(shè)計(jì)的要求，逐一進(jìn)行比較，分析選用不同單片機(jī)、電子時(shí)鐘芯片和溫度采集模塊應(yīng)用時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)，選用優(yōu)點(diǎn)最多，缺點(diǎn)最少的單片機(jī)、電子時(shí)鐘芯片和溫度采集模塊；最后選用實(shí)

2、驗(yàn)法進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的決定。最終確定本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是基于DS1302時(shí)鐘芯片和DS18B20溫度傳感器并用紅外遙控進(jìn)行設(shè)置的電子鐘溫度計(jì)，以STC89C54單片機(jī)為控制核心，并用1602液晶顯示作為人機(jī)交互界面。可以對(duì)周?chē)h(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還可以利用紅外遙控進(jìn)行鬧鐘的設(shè)定和時(shí)間的調(diào)整。本次基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的紅外遙控電子鐘與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，更具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、性能穩(wěn)定、攜帶方便、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。關(guān) 鍵 詞：溫度計(jì)，電子鐘，DS1302，DS18B20，紅外遙控河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）THE DESIGN OF INFRARED REMORE CONTROLCLOC

3、K BASED ON MCUABSTRACTThis design is mainly to design the system solution of the infrared remote control clock first.Then design the system hardware (circuit diagram) and system software (program).To make it not only has the function of showing year month date hour minute second,but also has the fun

4、ction of showing temperature,telling the time,alarming and remote controlling by infrared.In this design first use literature method,to search the material about the infrared remote control clock,and understand all kinds of MCU,electronic clock chips and temperature collection modules which will use

5、 in this design.Second use comparison method,to compare each of them based on the requirement of the design.Analysis the advantages and disadvantages of each MCU,electronic clock chips and temperature collection modules if it is used in this design,then choose the MCU,electronic clock chips and temp

6、erature collection modules which has more advantages and less disadvantages.Last use experiment method to decide the design solution.This product is electronic clock and thermometer which can be set by users and based on the real time clock chip DS1302 and the temperature sensor chip DS18B20.And the

7、 product use STC89C54 to be its MCU and use 1602 to be its human machine interface.This system can detect the temperature of theenvironment in real time,and it can be modified the time and set the alarm clock by infrared remote controller.The infrared remote control clock based on MCU has a lot of a

8、dvantages compared with the traditional mechanical clock,for example the time is河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）accurate,its showing is intuitive,its stable performance,it is easy to carry and there is no mechanical transmission device.So it is used widely.KEY WORDS：thermomter,electronic clock,DS1302,DS18B20,infrared

9、 remote controller河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目 錄前 言 . 1第一章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) . 3§1.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能 . 3§1.2 方案的選擇與比較 . 3§1.2.1 系統(tǒng)的基本方案選擇 . 3§1.2.2 單片機(jī)的選擇 . 3§1.2.3 時(shí)鐘芯片的選擇 . 4§1.2.4 溫度采集模塊的選擇 . 5§1.2.5 顯示模塊的選擇 . 5§1.2.6 紅外發(fā)射接收模塊的選擇 . 5§1.2.7 電源模塊的選擇 . 5§1.2.8 聲光報(bào)警模塊的選擇 . 6§

10、1.3 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 . 6第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) . 7§2.1 單片機(jī)控制模塊 . 7§2.1.1 STC89C54單片機(jī)的簡(jiǎn)介 . 7§2.1.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) . 8§2.1.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) . 9§2.2 時(shí)鐘芯片DS1302模塊 . 9§2.2.1 DS1302簡(jiǎn)介 . 9§2.2.2 DS1302的工作原理 . 10§2.2.3 DS1302的應(yīng)用 . 10§2.3 溫度采集DS18B20模塊 . 11§2.3.1 DS18B20簡(jiǎn)介 . 11§2.3.2 DS

11、18B20的主要特征 . 12§2.3.3 DS18B20的應(yīng)用 . 12§2.4 液晶顯示屏LCD1602模塊 . 121河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）§2.4.1 LCD1602液晶顯示屏簡(jiǎn)介 . 12§2.4.2 LCD1602液晶顯示屏的應(yīng)用 . 13§2.5 紅外發(fā)射接收模塊 . 14§2.5.1 紅外發(fā)射接收簡(jiǎn)介 . 14§2.5.2 紅外發(fā)射接收的應(yīng)用 . 15§2.6 電源模塊 . 15§2.7 聲光報(bào)警模塊 . 16第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 17§3.1 軟件總體框圖 . 17&

12、#167;3.2 各部分軟件介紹 . 18§3.2.1 1602液晶顯示程序 . 18§3.2.2 DS1302時(shí)鐘芯片程序 . 18§3.2.3 DS18B20溫度傳感器程序 . 19§3.2.4 紅外遙控按鍵程序 . 20第四章 結(jié)論 . 22§4.1 系統(tǒng)調(diào)試 . 22§4.2 系統(tǒng)實(shí)物圖 . 22§4.3 結(jié)論 . 25參考文獻(xiàn) . 26 致 謝 . 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 附錄 . 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 附錄一、原理圖 . 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前 言數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置

13、，它具有顯示年、月、日、時(shí)、分、秒的功能，由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大的擴(kuò)展了鐘表的報(bào)時(shí)功能。電子鐘在工業(yè)控制和日常生活中是很重要的，它不僅可以用于計(jì)時(shí)、提醒，又可用于對(duì)機(jī)器的控制，在自動(dòng)化的過(guò)程中必然有電子鐘的參與，因此電子鐘的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，而且向著精確、低功耗，多功能發(fā)展?；趩纹瑱C(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字中精確度較高，因?yàn)樵诔绦虻膱?zhí)行過(guò)程中，任何指令都不影響定時(shí)器的正常計(jì)數(shù)，即便程序很長(zhǎng)也不會(huì)影響中斷的時(shí)間。從而，使數(shù)字鐘的精度僅僅取決于單片機(jī)的產(chǎn)生機(jī)器周期電路和定時(shí)器硬件電路的精確度。另外

14、，程序較為簡(jiǎn)潔，具有可靠性和較好的可讀性。如果我們想將它應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制之中，只要對(duì)上述程序和硬件電路稍加修改，便可以得到實(shí)時(shí)控制的實(shí)用系統(tǒng)，從而應(yīng)用到實(shí)際工作與生產(chǎn)中去。在國(guó)內(nèi)，電子鐘在很多電子報(bào)刊雜志上都可以見(jiàn)到，最簡(jiǎn)單的只是單純顯示年、月、日、時(shí)、分、秒，在此基礎(chǔ)上，還可以增加鬧鈴功能、溫度顯示功能、校時(shí)功能、整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能、閏年顯示功能、紅外遙控修改時(shí)間功能、倒計(jì)時(shí)功能等等，所以設(shè)計(jì)者可以根據(jù)自己的需要，結(jié)合其中的幾項(xiàng)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，但即使是具有同一種功能的電子鐘設(shè)計(jì)所用的單片機(jī)、電子時(shí)鐘芯片等等也或許不同?，F(xiàn)在很多高校把簡(jiǎn)單點(diǎn)、功能要求少點(diǎn)的電子鐘設(shè)計(jì)當(dāng)做課程設(shè)計(jì)題目，把復(fù)雜點(diǎn)、功能要求多

15、些的電子鐘設(shè)計(jì)當(dāng)做畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。其中紅外遙控電子鐘在某些電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)大賽上也出現(xiàn)過(guò)類(lèi)似設(shè)計(jì)，此類(lèi)設(shè)計(jì)對(duì)于制造新型單片機(jī)紅外遙控LCD電子鐘具有一定的參考作用。這是單純就紅外遙控電子鐘的設(shè)計(jì)而言的，對(duì)于在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步的擴(kuò)展與應(yīng)用，還可以在一些實(shí)際生活所用的小物品上應(yīng)用到，例如紅外遙控電子鐘設(shè)計(jì)還可以擴(kuò)展為L(zhǎng)ED數(shù)字電子鐘，可以根據(jù)不同的需要，制作成旋轉(zhuǎn)等樣式。電子鐘隨處可見(jiàn)，隨身攜帶的可以隨時(shí)修改時(shí)間、設(shè)定鬧鈴等等，但是現(xiàn)在出現(xiàn)很多掛在墻上的電子鐘，這樣修改時(shí)間很不方便，于是便利用紅外遙控技術(shù)，1河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）利用它來(lái)控制電子鐘，使修改時(shí)間、設(shè)定鬧鈴不再需要把電子鐘拿下來(lái)，而是一

16、件很隨意的事情。隨著國(guó)內(nèi)外科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子鐘的各項(xiàng)功能越來(lái)越接近人們的生活需求，不僅可以具用紅外遙控進(jìn)行控制的功能，還可以具有播放歌曲、播放電影、播放美麗圖畫(huà)的功能。這些先進(jìn)的技術(shù)使人們的生活更加精彩。這些只是簡(jiǎn)單的，如果說(shuō)把紅外遙控電子鐘的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行解剖，進(jìn)入90年代以來(lái)，紅外遙控這一技術(shù)有了新的發(fā)展，應(yīng)用范圍也更加廣泛。在國(guó)外，首先，現(xiàn)在不用電纜、微波或衛(wèi)星就可將視頻、音頻和數(shù)據(jù)信息從一個(gè)地點(diǎn)傳遞到另一個(gè)地點(diǎn)。其次，紅外通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)在美國(guó)國(guó)家航天和空間管理局97年舉辦的因特網(wǎng)國(guó)際展覽會(huì)大廳和會(huì)議中心之間提供了鏈路。同時(shí)，由于紅外通信具有隱蔽性、保密性強(qiáng)的特點(diǎn)，故國(guó)外通信機(jī)構(gòu)也很

17、重視這一技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。本次所設(shè)計(jì)的紅外遙控電子鐘是基于DS1302時(shí)鐘芯片和DS18B20溫度傳感器并用紅外遙控進(jìn)行設(shè)置的電子鐘溫度計(jì)，以STC89C54單片機(jī)為控制核心，以1602液晶顯示作為人機(jī)交互界面。系統(tǒng)可以對(duì)周?chē)h(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，除此之外還具有鬧鐘功能和整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。時(shí)間調(diào)整和鬧鈴時(shí)間設(shè)定等所有產(chǎn)品功能都可由紅外遙控進(jìn)行設(shè)置。2河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)§1.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能本次設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心，擴(kuò)展顯示和紅外接口，進(jìn)行紅外遙控電子鐘的軟硬件設(shè)計(jì)。使之具有顯示年、月、日、時(shí)、分、秒和溫度的功能，同時(shí)具有鬧鐘和整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能，并且可以通

18、過(guò)紅外遙控器進(jìn)行基本時(shí)間的調(diào)整和鬧鐘的設(shè)定。溫度的檢測(cè)精度為0.5°，顯示精度為0.1°。§1.2 方案的選擇與比較§1.2.1 系統(tǒng)的基本方案選擇紅外遙控電子鐘設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。§1.2.2 單片機(jī)的選擇方案一：采用AT89C52系列單片機(jī)。它是一個(gè)低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。這些

19、特點(diǎn)可以滿足此次設(shè)計(jì)的要求，但是考慮到現(xiàn)有電路板上沒(méi)有現(xiàn)成的這個(gè)單片機(jī)，所以不采用此方案，考慮其他方案。方案二：采用STC89C54系列單片機(jī)。STC89在8051基礎(chǔ)上增加了許多功能，內(nèi)置flash ROM可以反復(fù)擦寫(xiě)10萬(wàn)次，內(nèi)置硬件看門(mén)狗，極大地提高了MCS51家族的性能，STC89由美國(guó)設(shè)計(jì)，在臺(tái)灣生產(chǎn)，是目前在相同性能條件下價(jià)格最優(yōu)的一個(gè)品種，且具有高性能、低價(jià)格的特點(diǎn)。由于其功能已經(jīng)夠滿足我們對(duì)于產(chǎn)品的需要，所以我們選擇性價(jià)比更高的STC89C54。3河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖1-1 系統(tǒng)總體框圖§1.2.3 時(shí)鐘芯片的選擇方案一：選擇DS12C887。DS12C88

20、7是一種新型的時(shí)鐘日歷芯片，它能夠自動(dòng)產(chǎn)生世紀(jì)、年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，而且它自帶有鋰電池，外部掉電時(shí)，其內(nèi)部時(shí)間信息還能夠保持十年之久，對(duì)于一天內(nèi)的時(shí)間記錄，有12小時(shí)制和24小時(shí)制兩種模式。對(duì)于這個(gè)新型的時(shí)鐘芯片應(yīng)用于電子中的設(shè)計(jì)是綽綽有余的，但是考慮到現(xiàn)有的電路板沒(méi)有這個(gè)芯片，所以不采用這個(gè)方案，考慮其他方案。方案二：選擇DS1302。DS1302具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示，鬧鈴調(diào)校的功能，且價(jià)格便宜。用其組成的串行時(shí)鐘電路具有接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便的特點(diǎn)，所以被廣泛使用，其主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。這些特點(diǎn)均可滿足電子

21、鐘的設(shè)計(jì)，而且現(xiàn)有的電路板上也有這個(gè)時(shí)鐘芯片，所以選用這個(gè)方案。4河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）§1.2.4 溫度采集模塊的選擇方案一：選擇AD590。AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源，具有精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好的特點(diǎn)。但是該溫度傳感器輸出量是模擬量，這對(duì)編程調(diào)試將帶來(lái)比較大的工作量。所以不選用此方案。方案二：選擇DS18B20。DS18B20具有先進(jìn)的單總線結(jié)構(gòu)，并且可以寄生供電。只要一根線即可讓其工作，轉(zhuǎn)換精度可由用戶自己選擇，一共有四種選擇：9位、10位、11位、12位，步進(jìn)分別為0.5°C、0.25°C、0.125

22、76;C、0.0625°C。DS18B20可以自動(dòng)轉(zhuǎn)化輸出溫度數(shù)據(jù)，單片機(jī)可以直接識(shí)別。故采用此方案。§1.2.5 顯示模塊的選擇方案一：采用LED數(shù)碼管顯示。其顏色鮮艷，易于觀察，但是由于產(chǎn)品需要顯示的信息較多，個(gè)別字符也無(wú)法顯示，所以不符合此次設(shè)計(jì)的要求。方案二：采用LCD1602液晶顯示。由于課程設(shè)計(jì)用過(guò)LCD1602，所以對(duì)1602液晶的操作比較熟悉，其顯示功能也比較強(qiáng)大，實(shí)用性很強(qiáng)，還可以顯示自定義字符，故采用此方案。§1.2.6 紅外發(fā)射接收模塊的選擇方案一：紅外編碼和紅外解碼模塊都由自己編程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，好處是可以學(xué)習(xí)紅外發(fā)射協(xié)議，但是難度大，容易出錯(cuò)。

23、所以不采用此方案。方案二：采用TC9012和PIC3388配對(duì)的紅外發(fā)射和紅外接收芯片，其編碼譯碼都由固件來(lái)實(shí)現(xiàn)。外圍電路的搭建稍復(fù)雜，但是有利于提高我們的動(dòng)手能力，故采用此方案。§1.2.7 電源模塊的選擇方案一:采用蓄電池為系統(tǒng)供電。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。但是蓄電池的體積過(guò)于龐大，價(jià)格比較昂貴，對(duì)于我們的作品性價(jià)比不高。方案二：采用12V穩(wěn)壓電源，經(jīng)過(guò)7805的電壓變換后為單片機(jī)供電。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，輸出電壓供電時(shí)，單片機(jī)及外設(shè)的工作電壓不夠，性能不穩(wěn)定。5河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）方案三：采用USB串口輸出電壓，其電壓輸出穩(wěn)定，符合產(chǎn)品的需求，故采

24、用此方案。§1.2.8 聲光報(bào)警模塊的選擇方案一：通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制語(yǔ)音芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)提示信息的播報(bào)。但是由于語(yǔ)音芯片成本比較高，而且擴(kuò)展起來(lái)比較復(fù)雜，增加焊接難度和設(shè)計(jì)成本。方案二：采用發(fā)光二極管和蜂鳴器搭一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，成本低，電路比較簡(jiǎn)單，使用方便，符合我們的系統(tǒng)要求，故采用此方案。§1.3 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)反復(fù)的探討和論證我們最終確定如下設(shè)計(jì)方案：采用STC89C54單片機(jī)作為整個(gè)電路的控制核心；采用DS1302時(shí)鐘芯片提供準(zhǔn)確的時(shí)間；采用DS18B20采集當(dāng)前環(huán)境的溫度；采用蜂鳴器和二極管來(lái)完成聲光報(bào)警功能；采用1602液晶作為人機(jī)交互界面；采用USB串口輸出電壓

25、為系統(tǒng)提供基準(zhǔn)電源；采用TC9012和PIC3388配對(duì)的紅外發(fā)射和紅外接收芯片完成產(chǎn)品的遙控與接收控制。6河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路系統(tǒng)，共分為以下幾個(gè)模塊：STC89C54單片機(jī)控制模塊，時(shí)鐘芯片DS1302模塊，溫度采集DS18B20模塊，液晶顯示屏LCD1602模塊，紅外發(fā)射接收模塊，電源模塊及聲光報(bào)警模塊。§2.1 單片機(jī)控制模塊§2.1.1 STC89C54單片機(jī)的簡(jiǎn)介STC89C54是一種帶有4K字節(jié)的閃爍可編程并且可擦除的只讀式存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read

26、 Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。該器件采用高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，STC89C54是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。STC89C54的外部引腳分配如圖2-1所示。圖2-1 STC89C54引腳7河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）各引腳功能：按鍵與單片機(jī)引腳的連接：按鍵K3和K4分別接單片機(jī)的P12和P13，按鍵K5-K8分別接單片機(jī)的P23-P20。DS1302時(shí)鐘芯片與單片機(jī)引腳的連接：J13的SCK、I/O和

27、RST分別接單片機(jī)的P14、P15和P16。紅外遙控器與單片機(jī)引腳的連接：J27中的任何一個(gè)端口接單片機(jī)的P23(int0中端口)。溫度傳感器與單片機(jī)的連接：J48接單片機(jī)的P37。蜂鳴器與單片機(jī)引腳的連接：J42的B1接單片機(jī)的P11。§2.1.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)STC89C54中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器振蕩電路。外接石英晶體（陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量

28、的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用30Pf±10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF±10pF。本設(shè)計(jì)使用的電容是22pF,晶振為11.0592MHz。若采用外部時(shí)鐘。外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。圖2-2 STC89C54振蕩電路圖本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部振蕩器方式，如圖2-2所示。8河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）§2.1.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單復(fù)位電路的好處在于不受工作電壓范圍的限制，而專(zhuān)用復(fù)位集成電路，必須注意復(fù)位電壓和工作電壓是否匹配。這類(lèi)專(zhuān)用的

29、復(fù)位集成芯片除集成復(fù)位電路外，還有些集成看門(mén)狗、EEPROM存儲(chǔ)器等其他功能模塊。復(fù)位電路可采用簡(jiǎn)單的電阻、電容及按鍵開(kāi)關(guān)構(gòu)成上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，也可選擇專(zhuān)用的復(fù)位集成芯片。復(fù)位電路連接示意圖如圖2-3所示。圖2-3 單片機(jī)復(fù)位電路§2.2 時(shí)鐘芯片DS1302模塊§2.2.1 DS1302簡(jiǎn)介DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通訊，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏

30、年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá)2.55.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄，因此廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中。DS1302的外部引腳分配如圖2-4所示。9河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖2-4 DS1302的外部引腳分配各引腳的功能為：Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源；（當(dāng)Vcc2>Vcc1+0.2V時(shí)，由Vcc2向DS1302供電；當(dāng)Vcc2<Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電）X1，X2：振蕩源，外接32.76

31、8kHz晶振；SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線；GND：接地；RST：復(fù)位/片選線；§2.2.2 DS1302的工作原理DS1302工作時(shí)為了對(duì)任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（RST）置為高電平且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，前8位指定訪問(wèn)地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時(shí)鐘周期，讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，寫(xiě)操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8（8位地址+8位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為8加最多可達(dá)248的數(shù)據(jù)。§2.2.3 DS1302的應(yīng)用DS1302只需連接SC

32、LK，I/O和RST三個(gè)接口即可，如圖2-5所示。10河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖2-5 時(shí)鐘芯片連線圖§2.3 溫度采集DS18B20模塊§2.3.1 DS18B20簡(jiǎn)介由于DS18B20具有超小的體積，超低的硬件開(kāi)消，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)等特點(diǎn)，所以使得DS18B20受到更多的使用。DS18B20的外部引腳分配如圖2-6所示。圖2-6 DS18B20的引腳各引腳的功能為：GND：接地；I/O：連接輸出；VDD：接電源；11河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）§2.3.2 DS18B20的主要特征全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出；先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信；最高12位分辨率

33、，精度可達(dá)±0.5攝氏度；12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒；可選擇寄生工作方式；檢測(cè)溫度范圍為-55°C+125°C（-67°F+257°F）;內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能；64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)；多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。§2.3.3 DS18B20的應(yīng)用DS18B20只需要連DQ一個(gè)接口即可，如圖2-7所示。圖2-7 溫度傳感器連線圖§2.4 液晶顯示屏LCD1602模塊§2.4.1 LCD1602液晶顯示屏簡(jiǎn)介1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等

34、的點(diǎn)陣型液晶模塊，它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。LCD1602是指顯示的內(nèi)容為16X2，即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。圖2-8為L(zhǎng)CD1602液晶顯示屏的引腳圖。12河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖2-8 LCD1602引腳圖各引腳的功能為：VSS：接地電源；VDD：接5V正電源；VEE：液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端；接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。RS：數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）；高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。R/W：讀/寫(xiě)選

35、擇端（H/L）；高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。E：使能信號(hào)；當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。D0D7：8位雙向數(shù)據(jù)線；§2.4.2 LCD1602液晶顯示屏的應(yīng)用LCD1602需要連接RS、RW、E、DOD7共11個(gè)接口，如圖2-9所示。13河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖2-9 LCD1602連線圖§2.5 紅外發(fā)射接收模塊§2.5.1 紅外發(fā)射接收簡(jiǎn)介紅外發(fā)射芯片TC9012是一塊用于東芝系列紅外

36、遙控系統(tǒng)中的專(zhuān)用發(fā)射集成電路，采用CMOS工藝制造。它可外接32個(gè)按鍵，提供8種用戶編碼，另外還具有3種雙重按鍵功能。TC9012的管腳設(shè)置和外圍應(yīng)用線路都進(jìn)行了高度優(yōu)化，以配合PCB的布局和低成本的要求。紅外接收芯片的引腳定義及功能如圖2-10所示。圖2-10 紅外接收芯片引腳14河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）§2.5.2 紅外發(fā)射接收的應(yīng)用紅外接收需要連接輸出OUT一個(gè)借口即可，如圖2-11所示。圖2-11 紅外接收連線圖§2.6 電源模塊一個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性很大程度上取決于穩(wěn)定的電源模塊是否能夠提供穩(wěn)定的電壓和電流。各種整流器的輸出電壓不僅受市電電壓變化的影響，還受負(fù)載變化的

37、影響。為了保證供電電壓穩(wěn)定不變，幾乎所有的電子設(shè)備都采用穩(wěn)壓器供電。小型精密電子設(shè)備還要求電源非常無(wú)紋波、無(wú)噪聲，以免影響電子設(shè)備正常工作。為了滿足精密電子設(shè)備的要求，應(yīng)在電源的輸入端加入線性穩(wěn)壓器，以保證電源電壓恒定和實(shí)現(xiàn)有源噪聲濾波。電源電路模塊圖如圖2-12所示：圖2-12 電源電路15河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）§2.7 聲光報(bào)警模塊本設(shè)計(jì)采用揚(yáng)聲器報(bào)警，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲響。蜂鳴器接線如圖2-13所示。圖2-13 蜂鳴器接線圖16河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序、1602液晶顯示程序、DS1302時(shí)鐘芯片程序、DS18B20溫

38、度傳感器程序和紅外遙控按鍵程序。§3.1 軟件總體框圖系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。圖3-1 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)初始化：1602液晶顯示器初始化、DS1302時(shí)鐘芯片初始化、定時(shí)器0初始化和外部中斷初始化。按鍵掃描：即外部中斷中處理紅外遙控器。17河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）正常顯示時(shí)間和溫度：包括時(shí)間、溫度的顯示和鬧鈴的判斷、整點(diǎn)報(bào)時(shí)。§3.2 各部分軟件介紹§3.2.1 1602液晶顯示程序LCD1620顯示程序包括LCD1620的初始化，讀/寫(xiě)操作，及與之相關(guān)的字符、數(shù)字等的代碼調(diào)用子程序。本程序可以把從DS1302、DS18B20中讀取的時(shí)間、溫

39、度顯示出來(lái)，并可以接受紅外遙控的按鍵對(duì)于時(shí)間及鬧鐘的修改。對(duì)LCD屏做讀寫(xiě)操作時(shí)，應(yīng)注意再寫(xiě)入之前，把不能覆蓋的內(nèi)容清掉，否則，出現(xiàn)字符累加效果，不甚清楚。液晶顯示流程圖如圖3-2所示。圖3-2 液晶顯示流程圖§3.2.2 DS1302時(shí)鐘芯片程序從時(shí)間芯片DS1302中讀出時(shí)間（年、月、日、星期、時(shí)、分、秒），也需要嚴(yán)格遵守時(shí)序邏輯(單總線結(jié)構(gòu))，讀出的時(shí)間要想顯示出來(lái)，也必需經(jīng)過(guò)數(shù)制的轉(zhuǎn)換（BCD碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制）。程序流程圖如圖3-3所示。18河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖3-3 時(shí)鐘芯片流程圖§3.2.3 DS18B20溫度傳感器程序DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器的

40、內(nèi)部結(jié)構(gòu)由64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL和配置寄存器四部分構(gòu)成。在DS18B20的程序編程中分為兩部分，即啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換和讀取溫度數(shù)值。三個(gè)子函數(shù)為復(fù)位、寫(xiě)操作和讀操作。程序流程圖如圖3-4所示。19河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖3-4 溫度傳感器流程圖§3.2.4 紅外遙控按鍵程序讀鍵程序放在定時(shí)器中，50ms掃描一次鍵盤(pán)，程序具有去抖功能，避免了外部因干擾信號(hào)而引起的誤動(dòng)作。其讀鍵程序流成圖如圖3-5所示。20河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖3-5 按鍵流程圖各按鍵具體功能說(shuō)明如下：按鍵CH-：修改時(shí)間鍵，按鍵EQ：設(shè)定鬧鐘鍵，按鍵CH+：為光標(biāo)移動(dòng)鍵

41、，在1602顯示屏上顯示出來(lái)為年月日后面的一個(gè)數(shù)字，若此數(shù)字顯示1，則代表可以設(shè)定年位，若此數(shù)字顯示2，則代表可以設(shè)定月位，若為3，則代表可以設(shè)定日位，若為4，則代表可以設(shè)定時(shí)位，若為5，則代表可以設(shè)定分位，若為6，則代表可以設(shè)定秒位，若為7，則代表可以設(shè)定星期位。按鍵1：為光標(biāo)位加1鍵，按鍵2：為光標(biāo)位減1鍵，按鍵CH：為確定退出鍵。21河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第四章 結(jié)論§4.1 系統(tǒng)調(diào)試最開(kāi)始在仿真時(shí)，按鍵按下后，調(diào)節(jié)光標(biāo)亂跳，無(wú)法正常顯示。后來(lái)聽(tīng)老師的講解，分析是由于鍵盤(pán)抖動(dòng)，需要對(duì)鍵盤(pán)消抖。由于鍵盤(pán)消抖可以用硬件和軟件兩種方法，但由于硬件電路改動(dòng)不便，于是才有軟件消抖，

42、即在按鍵按下時(shí)延時(shí)消抖，并加入松手監(jiān)測(cè)。在進(jìn)行對(duì)紅外遙控進(jìn)行編程的時(shí)候，根據(jù)在網(wǎng)上找到的有關(guān)遙控器講解的視頻的學(xué)習(xí)，最后學(xué)習(xí)其編程方法，對(duì)此次設(shè)計(jì)中的紅外遙控進(jìn)行編程并下載到板子上調(diào)試，但是結(jié)果卻不對(duì)。于是又查看板子所帶的光盤(pán)里有關(guān)紅外遙控發(fā)射與接收的資料，發(fā)現(xiàn)此板子所帶的遙控器與網(wǎng)上視頻所講的遙控器在紅外編碼方面有些不同，于是把程序中有關(guān)紅外編碼的地方改成適合此次所用的遙控器的紅外編碼，最后下載到板子上成功了。最開(kāi)始時(shí)在往板子上下載程序時(shí)，軟件上一直提示“仍在連接中，請(qǐng)給MCU上電”的提示，于是上網(wǎng)查找原因，根據(jù)與具體情況的一一對(duì)應(yīng)與排除，最后確定是因?yàn)樵诎遄拥木д裆蠜](méi)有連接一個(gè)11.059

43、2MHz的電容。連接上這樣一個(gè)電容后就下載成功并顯示出來(lái)了。§4.2 系統(tǒng)實(shí)物圖圖4.1為顯示年、月、日、時(shí)、分、秒及溫度的實(shí)物圖，年、月、日后的數(shù)字為星期鍵，時(shí)、分、秒后的數(shù)字為光標(biāo)移位鍵（若此數(shù)字顯示1，則代表可以設(shè)定年位，若此數(shù)字顯示2，則代表可以設(shè)定月位，若為3，則代表可以設(shè)定日位，若為4，則代表可以設(shè)定時(shí)位，若為5，則代表可以設(shè)定分位，若為6，則代表可以設(shè)定秒位，若為7，則代表可以設(shè)定星期位）。22河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖4.1 顯示時(shí)間及溫度在圖4.1顯示屏的基礎(chǔ)上，點(diǎn)擊紅外遙控器上的CH-鍵或板子上獨(dú)立按鍵的K8鍵，進(jìn)入圖4.2的界面。此時(shí)再點(diǎn)擊紅外遙控器上的CH+鍵或板子上獨(dú)立按鍵的K6鍵，更改光標(biāo)移位鍵，確定后再點(diǎn)擊紅外遙控器上的1鍵或板子上的K3鍵，此位+1(或點(diǎn)擊紅外遙控器上的2鍵或板子上的