基于单片机的多功能时钟设计
基于单片机的多功能时钟设计[20200419160602]
摘要
21世纪世界经济和科技快速发展，得益于单片机技术的成熟以及控制力强、可靠性高、适应性广及体积小的优点，在家用电器中得到广泛的运用。单片机逐渐取代家电中传统的机械控制部分，使得家用电器电朝着智能化的方向发展。把单片机和家电结合，使家用电器的外形和功能发生了巨大的改变，各种各样的智能家电产品陆续出现在人们的生活中。
本设计中以STC12C5A60S2单片机为控制器，DS1302作为时钟芯片，TFT液晶屏作为显示电路，并配以一些简单的外围设备，构成了整个时钟的硬件电路。时钟能够显示指针式的动画，数字的时间和日期，以及温湿度采集的数据，能够灵活的调整时间和闹钟。通过软硬的调试最终实现了时钟的设计。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:TFT液晶屏单片机DS1302芯片温湿度模块
目录
1绪论 1
1.1多功能时钟研究的背景 1
1.2多功能时钟的研究现状 1
1.3多功能时钟研究的意义 2
2系统的硬件设计 4
2.1总体方案 4
2.2 主控制器 STC12C5A60S2 4
2.2.1主控器的硬件设计 4
2.2.2主控器的选择 5
2.2.3 STC12C5A60S2芯片介绍 5
2.3时钟芯片DS1302 6
2.3.1时钟模块的硬件设计 6
2.3.1 DS1302介绍 6
2.4 TFT液晶显示 9
2.4.1 液晶屏的硬件设计 9
2.4.2显示模块的选择 9
2.4.3 TFT液晶模块介绍 9
2.5温湿度传感器DHT11 11
2.5.1温湿度模块的硬件设计 11
2.5.2温湿度模块选择 12
2.5.3 DHT11介绍 12
2.6键盘与蜂鸣器 14
3系统的软件设计 16
3.1总体软件的设计 16
3.2显示的软件设计 17
3.3温湿度检测的软件设计 20
3.4时间和闹钟的输入设定 22
3.5消抖与闹钟响铃 25
4系统的调试 28
4.1硬件的调试 28
4.2软件的调试 28
4.3调试过程中的问题与解决 30
结束语 32
参考文献 33
附录1总系统图 34
致谢 35
1绪论
1.1多功能时钟研究的背景
科学技术的发展日新月异，而目前世界也已经进入到了信息爆发的时代，在人们日常生活和工作方面的的，人们更需要的得到一些直观的，清晰的一些图形，信息和数据，而做为信息输出的载体，显示技术和显示器也已经成为信息产业发展的支柱之一。TFT显示器件从初期的实验室到现在的生产厂家，很好的解决了发光难题和液晶显示器的光阀和控制器的配合问题，已形成很大规模的生产能力，使液晶显示形成了独立的产业部门，使得液晶显示屏在与CRT的较量中占据上风，近年来，在价格不断下跌的吸引下，逐渐成为显示领域的霸主。TFT液晶屏是人与机器沟通的友好界面，能够在显示领域的取得举足轻重的地位，TFT液晶显示器与优势传统的显示器相比有着显著的优势。比如说TFT液晶屏的总体的质量很高，几乎没有电磁辐射、屏幕的可视面积大、应用范围广、画质清晰图像逼真、制造技术成熟，特别是在大规模的生产上，产品的成品率可以达到90%以上,特性好数字式接口、功率消耗小等优点。而另一方面，自从单片机问世，性能得到不断的提高与发展，主要体现在三个方面的进步（1）内部结构的进步，内部集的部件变得越来越多，如定时器、比较器、模拟和数模转换器，串行接口通信、看门狗电路、LCD控制器等（2）外部的封装和自身的功耗以及电源电压的进步，现在的单片机有点功耗甚至可以控制在50μA（TI公司的单片机MSP430系列，在LPM1方式时），在封装方面多位贴片的形式，在电源上可以做到单片机在2.2～6V的条件下工作（3）工艺上的进步，使单片机的内部变的更加的密集和可靠。因为其资源能够满足很多的场合。加上其集成度高、运行速度快、功能强劲、体积小、使用方便、超低的功耗低和低廉的价格的优点，所以在在工业控制、智能化的仪器仪表、通信产业、信息数据的采集和处理、家用电器等领域的应用日益广泛。而现在单片机在液晶显示上也有了很多的应用。这就为我们接下来的工作提供了研究的基础。
1.2多功能时钟的研究现状
电子时钟从出现到现在已经走过了很长一段时间，从之前的晶体管、半导体管钟，到70年代的石英电子钟，再到如今的多功能的智能时钟。之前的时钟，有着诸多的缺点，如走时精度不高，外形庞大，走时时间不长等，而今的多功能时钟与单片机结合，不仅弥补了以前时钟的缺点，更是加入了很多的功能，如定点报时，报警，温湿度，万年历等功能。
如今时钟的设计方法基本分为以下几种，一是用小规模的集成电路可组成电子钟，而是用一个时钟芯片加一些简单的外围电路，不过以上两种的功能多比较单一，调试也不是很方便，现在基本上是用单片机、时钟芯片、液晶显示屏，构造一个显示清晰，调时方便的时钟，如果还需要其他的功能，可再加入一些其他的设备。在单片机的选用上，可以选用8位，16位和32位，不过要实现一般的功能，8位的单片机已经足够，并且8位的单片机发展多年，技术成熟，功能也很强大。
如今对于时钟的要求和应用不仅仅是做一单独的时钟，更多的是把时钟功能嵌入到其他的实物中，如在汽车中的LCD电子时钟，时钟功能也仅仅是其中的一个功能而已，不得不提的是，运用的最多的单片机也只是嵌入式系统中一种比较低端的应用（如果从学科建设的角度出发，并且考虑到单片机的电子系统底层应用特点，可以把嵌入式系统分为高端和低端两种），单片机的学习和研究，能够使将来更好的过度到更高级的嵌入式系统的研究，如DSP技术、ARM等。
1.3多功能时钟研究的意义
多功能的时钟是一种利用数电路实现时间显示时的方式，广泛运用于学校，公司和人流量多的公共等场所，已经成为日常生活和工作不可缺少的物品，由于数字技术，石英晶体与振荡器的应用，以及一些工艺上的进步，使的基于单片机多功能时钟的精度远远要大于以前的老式钟表，而在原来时钟系统的基础上加入一些其他的功能如报时，温湿度，万年历等以形成多功能的时钟，除此之外，还可以实现自动打铃和报警，路灯的自动关闭，一些动力设备的通断、还可以对各种定时电器进行启用等。这些都是基于单片机的时钟系统的运用。总体来说，在我国单片机的应用很广，但是应用主要在空调，洗衣机及电饭煲，时钟等家用电器上，即使应用量比较大的通信设备和计算机外设方面，也只是用来料加工而已，对于占国民经济很大比重的传统工业，真正意义来说上，单片机还没有能够产生巨大的效益。但是在国际上，例如说美国，单片机主要的应用产业是在汽车、通信和计算机高档外设等，如今单片机应用的重心已已经逐步从8位像16位单片机至DSP转移；在欧洲单片机的应用场合和美国基本相同，但是占据主导地位的还是8位单片机，不过其内部结构和功能已经向16位的单片机发展；在日本则主要应用于家电、通信、及计算机抵档外设（键盘、鼠标等）。一句话概况就是国外研究的是单片机的开发。那我们如今研究基于单片机的多功能时钟有何意义呢？总的来说，单片机的工作原理，编程方式，在某些方面是相同的，以多功能时钟为题，可以为以后学习嵌入式系统打下坚实的基础。在国内，单片机的应用现状就是，主要集中在家用电器、通信和外设等方面，一些应该研究应用单片机的主力军，比如说科研单位和大专院校，却只是注重所谓的高水平产品的研究和对的很高利润的仿真器进行生产。我国从事单片机领域工作的人员有很多，研究生产单片机的公司也不少，但是很多仍停留在小作坊方式，不但应用量不大且开发的手段及工具也有待改进。提高对国内对科学基础性的建设力度，更注重孩子对科学的兴趣的培养，相信以兴趣为基础的学习一定能够为中国的创新之路开创一个新局面，集中生产规模，适应市场需求，中国的电子产业一定会有更大的发展。
2系统的硬件设计
2.1总体方案
此次设计要完成时钟的年、月、日、时、分、秒的显示，时钟系统中有两种显示方式，一种为指针式的动画显示，另一种为数字式的，指针式的时钟能够显示时、分、秒，数字式的时钟年、月、日、时、分、秒都能够显示，并且有温湿度采集模块，能够显示温湿度，除此之外还加入了闹钟的功能，能够灵活的定时闹铃。
摘要
21世纪世界经济和科技快速发展，得益于单片机技术的成熟以及控制力强、可靠性高、适应性广及体积小的优点，在家用电器中得到广泛的运用。单片机逐渐取代家电中传统的机械控制部分，使得家用电器电朝着智能化的方向发展。把单片机和家电结合，使家用电器的外形和功能发生了巨大的改变，各种各样的智能家电产品陆续出现在人们的生活中。
本设计中以STC12C5A60S2单片机为控制器，DS1302作为时钟芯片，TFT液晶屏作为显示电路，并配以一些简单的外围设备，构成了整个时钟的硬件电路。时钟能够显示指针式的动画，数字的时间和日期，以及温湿度采集的数据，能够灵活的调整时间和闹钟。通过软硬的调试最终实现了时钟的设计。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:TFT液晶屏单片机DS1302芯片温湿度模块
目录
1绪论 1
1.1多功能时钟研究的背景 1
1.2多功能时钟的研究现状 1
1.3多功能时钟研究的意义 2
2系统的硬件设计 4
2.1总体方案 4
2.2 主控制器 STC12C5A60S2 4
2.2.1主控器的硬件设计 4
2.2.2主控器的选择 5
2.2.3 STC12C5A60S2芯片介绍 5
2.3时钟芯片DS1302 6
2.3.1时钟模块的硬件设计 6
2.3.1 DS1302介绍 6
2.4 TFT液晶显示 9
2.4.1 液晶屏的硬件设计 9
2.4.2显示模块的选择 9
2.4.3 TFT液晶模块介绍 9
2.5温湿度传感器DHT11 11
2.5.1温湿度模块的硬件设计 11
2.5.2温湿度模块选择 12
2.5.3 DHT11介绍 12
2.6键盘与蜂鸣器 14
3系统的软件设计 16
3.1总体软件的设计 16
3.2显示的软件设计 17
3.3温湿度检测的软件设计 20
3.4时间和闹钟的输入设定 22
3.5消抖与闹钟响铃 25
4系统的调试 28
4.1硬件的调试 28
4.2软件的调试 28
4.3调试过程中的问题与解决 30
结束语 32
参考文献 33
附录1总系统图 34
致谢 35
1绪论
1.1多功能时钟研究的背景
科学技术的发展日新月异，而目前世界也已经进入到了信息爆发的时代，在人们日常生活和工作方面的的，人们更需要的得到一些直观的，清晰的一些图形，信息和数据，而做为信息输出的载体，显示技术和显示器也已经成为信息产业发展的支柱之一。TFT显示器件从初期的实验室到现在的生产厂家，很好的解决了发光难题和液晶显示器的光阀和控制器的配合问题，已形成很大规模的生产能力，使液晶显示形成了独立的产业部门，使得液晶显示屏在与CRT的较量中占据上风，近年来，在价格不断下跌的吸引下，逐渐成为显示领域的霸主。TFT液晶屏是人与机器沟通的友好界面，能够在显示领域的取得举足轻重的地位，TFT液晶显示器与优势传统的显示器相比有着显著的优势。比如说TFT液晶屏的总体的质量很高，几乎没有电磁辐射、屏幕的可视面积大、应用范围广、画质清晰图像逼真、制造技术成熟，特别是在大规模的生产上，产品的成品率可以达到90%以上,特性好数字式接口、功率消耗小等优点。而另一方面，自从单片机问世，性能得到不断的提高与发展，主要体现在三个方面的进步（1）内部结构的进步，内部集的部件变得越来越多，如定时器、比较器、模拟和数模转换器，串行接口通信、看门狗电路、LCD控制器等（2）外部的封装和自身的功耗以及电源电压的进步，现在的单片机有点功耗甚至可以控制在50μA（TI公司的单片机MSP430系列，在LPM1方式时），在封装方面多位贴片的形式，在电源上可以做到单片机在2.2～6V的条件下工作（3）工艺上的进步，使单片机的内部变的更加的密集和可靠。因为其资源能够满足很多的场合。加上其集成度高、运行速度快、功能强劲、体积小、使用方便、超低的功耗低和低廉的价格的优点，所以在在工业控制、智能化的仪器仪表、通信产业、信息数据的采集和处理、家用电器等领域的应用日益广泛。而现在单片机在液晶显示上也有了很多的应用。这就为我们接下来的工作提供了研究的基础。
1.2多功能时钟的研究现状
电子时钟从出现到现在已经走过了很长一段时间，从之前的晶体管、半导体管钟，到70年代的石英电子钟，再到如今的多功能的智能时钟。之前的时钟，有着诸多的缺点，如走时精度不高，外形庞大，走时时间不长等，而今的多功能时钟与单片机结合，不仅弥补了以前时钟的缺点，更是加入了很多的功能，如定点报时，报警，温湿度，万年历等功能。
如今时钟的设计方法基本分为以下几种，一是用小规模的集成电路可组成电子钟，而是用一个时钟芯片加一些简单的外围电路，不过以上两种的功能多比较单一，调试也不是很方便，现在基本上是用单片机、时钟芯片、液晶显示屏，构造一个显示清晰，调时方便的时钟，如果还需要其他的功能，可再加入一些其他的设备。在单片机的选用上，可以选用8位，16位和32位，不过要实现一般的功能，8位的单片机已经足够，并且8位的单片机发展多年，技术成熟，功能也很强大。
如今对于时钟的要求和应用不仅仅是做一单独的时钟，更多的是把时钟功能嵌入到其他的实物中，如在汽车中的LCD电子时钟，时钟功能也仅仅是其中的一个功能而已，不得不提的是，运用的最多的单片机也只是嵌入式系统中一种比较低端的应用（如果从学科建设的角度出发，并且考虑到单片机的电子系统底层应用特点，可以把嵌入式系统分为高端和低端两种），单片机的学习和研究，能够使将来更好的过度到更高级的嵌入式系统的研究，如DSP技术、ARM等。
1.3多功能时钟研究的意义
多功能的时钟是一种利用数电路实现时间显示时的方式，广泛运用于学校，公司和人流量多的公共等场所，已经成为日常生活和工作不可缺少的物品，由于数字技术，石英晶体与振荡器的应用，以及一些工艺上的进步，使的基于单片机多功能时钟的精度远远要大于以前的老式钟表，而在原来时钟系统的基础上加入一些其他的功能如报时，温湿度，万年历等以形成多功能的时钟，除此之外，还可以实现自动打铃和报警，路灯的自动关闭，一些动力设备的通断、还可以对各种定时电器进行启用等。这些都是基于单片机的时钟系统的运用。总体来说，在我国单片机的应用很广，但是应用主要在空调，洗衣机及电饭煲，时钟等家用电器上，即使应用量比较大的通信设备和计算机外设方面，也只是用来料加工而已，对于占国民经济很大比重的传统工业，真正意义来说上，单片机还没有能够产生巨大的效益。但是在国际上，例如说美国，单片机主要的应用产业是在汽车、通信和计算机高档外设等，如今单片机应用的重心已已经逐步从8位像16位单片机至DSP转移；在欧洲单片机的应用场合和美国基本相同，但是占据主导地位的还是8位单片机，不过其内部结构和功能已经向16位的单片机发展；在日本则主要应用于家电、通信、及计算机抵档外设（键盘、鼠标等）。一句话概况就是国外研究的是单片机的开发。那我们如今研究基于单片机的多功能时钟有何意义呢？总的来说，单片机的工作原理，编程方式，在某些方面是相同的，以多功能时钟为题，可以为以后学习嵌入式系统打下坚实的基础。在国内，单片机的应用现状就是，主要集中在家用电器、通信和外设等方面，一些应该研究应用单片机的主力军，比如说科研单位和大专院校，却只是注重所谓的高水平产品的研究和对的很高利润的仿真器进行生产。我国从事单片机领域工作的人员有很多，研究生产单片机的公司也不少，但是很多仍停留在小作坊方式，不但应用量不大且开发的手段及工具也有待改进。提高对国内对科学基础性的建设力度，更注重孩子对科学的兴趣的培养，相信以兴趣为基础的学习一定能够为中国的创新之路开创一个新局面，集中生产规模，适应市场需求，中国的电子产业一定会有更大的发展。
2系统的硬件设计
2.1总体方案
此次设计要完成时钟的年、月、日、时、分、秒的显示，时钟系统中有两种显示方式，一种为指针式的动画显示，另一种为数字式的，指针式的时钟能够显示时、分、秒，数字式的时钟年、月、日、时、分、秒都能够显示，并且有温湿度采集模块，能够显示温湿度，除此之外还加入了闹钟的功能，能够灵活的定时闹铃。
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