智能遥控数字钟的设计与制作
摘 要数字电子时钟，是一种用数字显示时、分、秒、甚至年、月、日、星期等信息的电子计时装置。随着科技的进步，数字电子时钟在很大程度上代替了传统时钟进入我们的生活中。和传统时钟相比较起来，数字电子时钟具有准确地走时，直观的显示，无需机械传动装置就可以工作等优点。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。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。本文中采用LCD1602液晶显示屏显示年、月、日、星期、温度、时、分、秒，以24小时计时方式，根据LCD1602液晶显示原理来进行显示，用11.0592MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整（包括红外遥控器的远程操作调整）、光能的转化和利用、根据所处环境条件智能切换能量供给方式等。该设计包括了三个单元模块。分别是：光能输入单元（系统电源）,比较切换单元,控制单元（数字电子时钟模块）。控制单元主要由主控芯片STC89C52RC单片机及附属功能器件组成，是是实现时钟功能的主要模块。经过测试，已达到了预期设计的功能。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 课题主要内容 2
第2章 系统设计 4
2.1 设计任务 4
2.2 系统框图 7
2.3 各单元模块设计 10
第3章 单元电路实现 14
3.1 控制单元（数字电子时钟模块） 14
3.1.1 主要元器件介绍 14
3.1.2 模块电路设计[控制单元（数字电子时钟模块）] 17
3.1.3型号选取 18
3.1.4程序设计 19
3.2比较切换单元 19
3.2.1主要元器件介绍 19
3.2.2模块电路设计[比较切换单元] 21
3.2.3型号选取 22
3.3光能输入单元（系统电源） 22
3.3.1主要元器件介绍 22
3.3.2模块电路设计[光能输入单元（系统电源）] 23
3.3.3型号选取
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24
第4章 系统测试 26
4.1 调试产生的问题 26
4.2 系统性能测试与功能说明 27
4.3 系统时钟误差分析 28
4.4 存在问题与解决办法 28
第5章 总结与展望 29
5.1 总结 29
5.2 展望 29
参考文献 31
致谢 32
附录 33
附录一、整机电路图 33
附录二、外文文献及翻译 36
第1章 绪论
1.1 课题背景与意义
在我们的日常生活中，小到我们平时戴的电子手表，大到车站、码头、机场、商场等大型公共场所的数字电子时钟。看得出来，数字电子时钟在我们的日常生活中应用非常广泛。
数字电子时钟，是一种用数字显示时、分、秒、甚至年、月、日、星期等信息的电子计时装置。随着科技的进步，数字电子时钟在很大程度上代替了传统时钟进入我们的生活中。和传统时钟相比较起来，数字电子时钟具有准确地走时，直观的显示，无需机械传动装置就可以工作等优点。
起初，数字钟只是一种可以显示时间的装置，随着科技的进步和社会的发展，物联网技术的产生，我们生活中的各种电子产品都在朝智能化，人性化的方向发展。比如，智能家居的产生。人们的生活也变得非常方便，舒适。数字电子时钟也不例外，由起初的只能显示时间的电子装置，经过不断地改进和发展，也衍生出了各种实用的功能。例如，人们可以不用在数字电子时钟上面调整时间，直接使用一个遥控器甚至智能设备就可以控制和操作数字电子时钟，这对于人们不方便接触到的大型时钟提供了很大方便。还有，闹钟等实用的功能，也为人们的生活提供了很大的便捷。
近些年来，随着节能减排的口号深入人心，我国也在大力贯彻节约能源，保护环境的宗旨。所以，对于一些我们平时日常生活中较为常用的用电设备来说，如果可以吸收光能，例如，日光灯能量，太阳能等，并在其内部转化为可以供用电设备使用的电能来使它工作的话，将是一项非常重要的改变。往小了说，节约了家庭的能源，节约了生活成本，往大了说，则是提高了绿色能源的利用率，减少了全球能源的浪费，这对于人类来说都是一个长足的进步。
所以，在数字电子时钟领域，我们也可以改变传统时钟的设计观念，设计出一种新型的时钟，在传统数字电子时钟所具有的功能上加以拓展，例如，给数字电子时钟加入双电源，除了传统的直流稳压电源供电以外，在条件允许的情况下，数字中本身还可以收集日光灯的能量转化成电能供其本身工作，依据环境条件的变化自动选择能量输入，这样大大提高了数字钟的环保性，在很大程度上节约了能源。另外，除了传统数字电子时钟所具有的按键调时功能外，还可以给数字钟加入红外遥控的功能，这样又大大提高了数字电子钟的便捷性，当数字电子钟挂在家庭的墙上使用或者是大型的公共场所的大型钟，人们便可以不用爬上去直接接触数字电子时钟来调节时间，通过一个小型的遥控器便可以实现对数字电子时钟上面时间的调整，也给人们的生活带来了很大的方便。除了这些，还可以对数字电子时钟加入诸如定时自动报警，实时显示周围环境温度，定时自动闹铃等实用的功能。这样，相比于传统的机械时钟，这样的数字电子时钟不仅具有这些方便实用的功能，而且具有准确的走时，直观的显示时间，无需人们经常调整等优点，将在很大程度上改善人们的日常生活。
数字电子时钟涉及到了模拟电子技术与数字电子技术，其中绝大部分是数字电子技术的部分。例如，逻辑门电路的使用，数字逻辑表达式，真值表的计算，核心控制器MCU对数字信号的读取，处理，以及输出，此外还有控制LCD液晶对所产生数字信号的显示。另外，模拟部分的应用主要体现在，晶体管对电流的放大，晶体管的开关作用，以及模拟运算放大器的使用。现在，很多数字逻辑电路都集成在一个很小的芯片中，这对于课题的研究与产品的设计提供了很大的方便。Altium Designer 6软件的使用，也方便了硬件电路的绘制以及各个元件的集成，为可以制作出精密的电路板提供了方便。
1.2 课题主要内容
在科学与技术日益发展的今天，人们对生活水平的要求也越来越高。就拿数字电子时钟来说，在实现了其应有的传统功能以外，人们更加注重产品的便捷性与人性化。所以对于该课题的研究，设计和制作智能遥控数字钟的过程中需要遵循以下几个要点：
1.数字钟电源供给，除了实现传统的直流稳压电源、电池供电方式外，增加收集日光灯能量的供给方式。要求三种供电方式，能够根据供电电压变化，实现智能转换。
2.数字钟除了具有数字显示、定闹、数据保持、计时等传统功能外，增加无线遥控实现功能控制。也就是说，用无线遥控的方式，实现对数字钟各种功能的控制。
3.在实现功能要求的同时，尽量提高作品的性价比。
课题内容分析：
对于要点1.中所提到的三种供电方式：传统直流稳压电源、电池供电、日光灯能量供电。数字电子时钟产品可以根据所处环境的变化所导致供电电压的改变，智能选择一个合适的供电方式。这其中就涉及到了以下需要解决的问题：
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 课题主要内容 2
第2章 系统设计 4
2.1 设计任务 4
2.2 系统框图 7
2.3 各单元模块设计 10
第3章 单元电路实现 14
3.1 控制单元（数字电子时钟模块） 14
3.1.1 主要元器件介绍 14
3.1.2 模块电路设计[控制单元（数字电子时钟模块）] 17
3.1.3型号选取 18
3.1.4程序设计 19
3.2比较切换单元 19
3.2.1主要元器件介绍 19
3.2.2模块电路设计[比较切换单元] 21
3.2.3型号选取 22
3.3光能输入单元（系统电源） 22
3.3.1主要元器件介绍 22
3.3.2模块电路设计[光能输入单元（系统电源）] 23
3.3.3型号选取
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第4章 系统测试 26
4.1 调试产生的问题 26
4.2 系统性能测试与功能说明 27
4.3 系统时钟误差分析 28
4.4 存在问题与解决办法 28
第5章 总结与展望 29
5.1 总结 29
5.2 展望 29
参考文献 31
致谢 32
附录 33
附录一、整机电路图 33
附录二、外文文献及翻译 36
第1章 绪论
1.1 课题背景与意义
在我们的日常生活中，小到我们平时戴的电子手表，大到车站、码头、机场、商场等大型公共场所的数字电子时钟。看得出来，数字电子时钟在我们的日常生活中应用非常广泛。
数字电子时钟，是一种用数字显示时、分、秒、甚至年、月、日、星期等信息的电子计时装置。随着科技的进步，数字电子时钟在很大程度上代替了传统时钟进入我们的生活中。和传统时钟相比较起来，数字电子时钟具有准确地走时，直观的显示，无需机械传动装置就可以工作等优点。
起初，数字钟只是一种可以显示时间的装置，随着科技的进步和社会的发展，物联网技术的产生，我们生活中的各种电子产品都在朝智能化，人性化的方向发展。比如，智能家居的产生。人们的生活也变得非常方便，舒适。数字电子时钟也不例外，由起初的只能显示时间的电子装置，经过不断地改进和发展，也衍生出了各种实用的功能。例如，人们可以不用在数字电子时钟上面调整时间，直接使用一个遥控器甚至智能设备就可以控制和操作数字电子时钟，这对于人们不方便接触到的大型时钟提供了很大方便。还有，闹钟等实用的功能，也为人们的生活提供了很大的便捷。
近些年来，随着节能减排的口号深入人心，我国也在大力贯彻节约能源，保护环境的宗旨。所以，对于一些我们平时日常生活中较为常用的用电设备来说，如果可以吸收光能，例如，日光灯能量，太阳能等，并在其内部转化为可以供用电设备使用的电能来使它工作的话，将是一项非常重要的改变。往小了说，节约了家庭的能源，节约了生活成本，往大了说，则是提高了绿色能源的利用率，减少了全球能源的浪费，这对于人类来说都是一个长足的进步。
所以，在数字电子时钟领域，我们也可以改变传统时钟的设计观念，设计出一种新型的时钟，在传统数字电子时钟所具有的功能上加以拓展，例如，给数字电子时钟加入双电源，除了传统的直流稳压电源供电以外，在条件允许的情况下，数字中本身还可以收集日光灯的能量转化成电能供其本身工作，依据环境条件的变化自动选择能量输入，这样大大提高了数字钟的环保性，在很大程度上节约了能源。另外，除了传统数字电子时钟所具有的按键调时功能外，还可以给数字钟加入红外遥控的功能，这样又大大提高了数字电子钟的便捷性，当数字电子钟挂在家庭的墙上使用或者是大型的公共场所的大型钟，人们便可以不用爬上去直接接触数字电子时钟来调节时间，通过一个小型的遥控器便可以实现对数字电子时钟上面时间的调整，也给人们的生活带来了很大的方便。除了这些，还可以对数字电子时钟加入诸如定时自动报警，实时显示周围环境温度，定时自动闹铃等实用的功能。这样，相比于传统的机械时钟，这样的数字电子时钟不仅具有这些方便实用的功能，而且具有准确的走时，直观的显示时间，无需人们经常调整等优点，将在很大程度上改善人们的日常生活。
数字电子时钟涉及到了模拟电子技术与数字电子技术，其中绝大部分是数字电子技术的部分。例如，逻辑门电路的使用，数字逻辑表达式，真值表的计算，核心控制器MCU对数字信号的读取，处理，以及输出，此外还有控制LCD液晶对所产生数字信号的显示。另外，模拟部分的应用主要体现在，晶体管对电流的放大，晶体管的开关作用，以及模拟运算放大器的使用。现在，很多数字逻辑电路都集成在一个很小的芯片中，这对于课题的研究与产品的设计提供了很大的方便。Altium Designer 6软件的使用，也方便了硬件电路的绘制以及各个元件的集成，为可以制作出精密的电路板提供了方便。
1.2 课题主要内容
在科学与技术日益发展的今天，人们对生活水平的要求也越来越高。就拿数字电子时钟来说，在实现了其应有的传统功能以外，人们更加注重产品的便捷性与人性化。所以对于该课题的研究，设计和制作智能遥控数字钟的过程中需要遵循以下几个要点：
1.数字钟电源供给，除了实现传统的直流稳压电源、电池供电方式外，增加收集日光灯能量的供给方式。要求三种供电方式，能够根据供电电压变化，实现智能转换。
2.数字钟除了具有数字显示、定闹、数据保持、计时等传统功能外，增加无线遥控实现功能控制。也就是说，用无线遥控的方式，实现对数字钟各种功能的控制。
3.在实现功能要求的同时，尽量提高作品的性价比。
课题内容分析：
对于要点1.中所提到的三种供电方式：传统直流稳压电源、电池供电、日光灯能量供电。数字电子时钟产品可以根据所处环境的变化所导致供电电压的改变，智能选择一个合适的供电方式。这其中就涉及到了以下需要解决的问题：
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