基于單片機(jī)紅外遙控多功能電子鐘設(shè)計(jì)

摘要 設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，軟件部分采用C語言模塊化設(shè)計(jì)，具有顯示年、月、日、時(shí)、分、秒和溫度以及鬧鐘和整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能，并且可通過紅外遙控器進(jìn)行基本時(shí)間的調(diào)整和鬧鐘的設(shè)定。全部信息可通過1602點(diǎn)陣式液晶直觀顯示，采用家電通用的紅外遙控器進(jìn)行控制，方便使用，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

關(guān)鍵詞 單片機(jī);電子鐘;紅外遙控;DS18B20;LCD;DS1302

目前，單片機(jī)進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。本文以AT89C51單片機(jī)為主控芯片，DS1302為時(shí)鐘控制芯片、DS18B20為溫度采集芯片和LCD液晶顯示模塊為顯示器進(jìn)行多功能電子鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)具有時(shí)間、星期、溫度、鬧鈴等功能，并可以實(shí)現(xiàn)紅外遙控時(shí)間校準(zhǔn)。該電路采用AT89C51單片機(jī)作為核心，功耗小，+5 V電壓供電，有掉電保護(hù)功能，可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)有以下模塊：AT89C51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)射接收模塊以及聲光報(bào)警模塊。其系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)

主控芯片使用Atmel公司的單片機(jī)AT89C51，采用40引腳雙列直插封裝(DIP)，內(nèi)部由CPU;4 kBROM;256 Byte RAM;2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1;4個(gè)8位I/O端口;1個(gè)全雙功串行通信口等組成。

2.2 DS18B20驅(qū)動(dòng)電路

溫度采集采用美國Dallas公司的智能溫度傳感器DS18B20，其特性有：(1)獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。(2)在使用中無需任何外圍元件。(3)可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍3.0～5.5 V。(4)測(cè)溫范圍-55～+125℃。固有測(cè)溫分辨率為0.5℃。(5)通過編程可實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式。(6)用戶可自行設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。(7)支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。(8)負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。

2.3 時(shí)鐘電路

DS1302是美國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 Byte靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多Byte的時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓2.5～5.5 V，采用雙電源供電，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。

2.4 1602LCD驅(qū)動(dòng)電路

系統(tǒng)采用1602LCD顯示模塊，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，它由若干個(gè)5×7或5×11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。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱?，所以不能顯示圖形。

2.5 聲光報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)

鬧鐘模塊采用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)，用單片機(jī)的定時(shí)器去生成各種不同音律。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電。通過單片機(jī)的引腳輸出的電平變化來控制蜂鳴器的導(dǎo)通與否，如當(dāng)前時(shí)刻與鬧鈴時(shí)間相同，蜂鳴器發(fā)聲和指示燈閃光。

2.6 紅外遙控系統(tǒng)

由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，采用紅外線遙控不僅運(yùn)行可靠而且能有效地隔離電氣干擾。

通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩部分組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器;接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路，其系統(tǒng)如圖2所示。

系統(tǒng)采用NEC公司的uPD6121G芯片發(fā)射碼格式的芯片組成發(fā)射電路。當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，按鍵不同遙控編碼也不同。

一體化紅外線接收器TL1838是一種集紅外線接收和放大于一體，無需外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出、并與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。它僅有3條管腳，分別是電源正極、電源負(fù)極以及信號(hào)輸出端，其工作電壓約為5 V，接收頻率為38 kHz。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由單片機(jī)控制，系統(tǒng)初始化部分主要是對(duì)系統(tǒng)的時(shí)鐘芯片、液晶顯示器進(jìn)行設(shè)置，時(shí)間由時(shí)鐘芯片取得后送入主控芯片，通過液晶顯示器1602LCD來顯示，時(shí)間、日期、鬧鈴的修改通過紅外遙控器控制。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要由DSl302時(shí)鐘控制、DS18B20溫度采集、紅外遙控、1602液晶驅(qū)動(dòng)等程序模塊組成，整個(gè)系統(tǒng)的主程序如圖3所示。硬件仿真結(jié)果如圖4所示。

4 結(jié)束語

系統(tǒng)以單片機(jī)的C語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，為便于擴(kuò)展和更改，增加了程序的可讀性和可移植性。功能設(shè)計(jì)齊全，可顯示時(shí)間、日期、星期、溫度、鬧鈴以及紅外遙控等功能，具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。