基于單片機紅外遙控多功能電子鐘設計

摘要 設計以AT89C51單片機為核心，軟件部分采用C語言模塊化設計，具有顯示年、月、日、時、分、秒和溫度以及鬧鐘和整點報時的功能，并且可通過紅外遙控器進行基本時間的調整和鬧鐘的設定。全部信息可通過1602點陣式液晶直觀顯示，采用家電通用的紅外遙控器進行控制，方便使用，具有廣闊的市場前景。

關鍵詞 單片機;電子鐘;紅外遙控;DS18B20;LCD;DS1302

目前，單片機進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面發(fā)展。本文以AT89C51單片機為主控芯片，DS1302為時鐘控制芯片、DS18B20為溫度采集芯片和LCD液晶顯示模塊為顯示器進行多功能電子鐘系統(tǒng)的設計，系統(tǒng)具有時間、星期、溫度、鬧鈴等功能，并可以實現(xiàn)紅外遙控時間校準。該電路采用AT89C51單片機作為核心，功耗小，+5 V電壓供電，有掉電保護功能，可長時間穩(wěn)定工作。

1 系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)設計有以下模塊：AT89C51單片機控制模塊，時鐘芯片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警模塊。其系統(tǒng)總體設計框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 單片機最小系統(tǒng)

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

2.2 DS18B20驅動電路

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)獨特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(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)測溫范圍-55～+125℃。固有測溫分辨率為0.5℃。(5)通過編程可實現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式。(6)用戶可自行設定非易失性的報警上下限值。(7)支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。(8)負壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。

2.3 時鐘電路

DS1302是美國Dallas公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31 Byte靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進行通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多Byte的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月31天時可以自動調整，且具有閏年補償功能。工作電壓2.5～5.5 V，采用雙電源供電，可設置備用電源充電方式，提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。

2.4 1602LCD驅動電路

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、符號等的點陣型液晶模塊，它由若干個5×7或5×11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此，所以不能顯示圖形。

2.5 聲光報警模塊的設計

鬧鐘模塊采用蜂鳴器實現(xiàn)，用單片機的定時器去生成各種不同音律。蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電。通過單片機的引腳輸出的電平變化來控制蜂鳴器的導通與否，如當前時刻與鬧鈴時間相同，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、成本低等特點，采用紅外線遙控不僅運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，應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED紅外發(fā)送器;接收部分包括光、電轉換放大器、解調、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、電源負極以及信號輸出端，其工作電壓約為5 V，接收頻率為38 kHz。

3 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)由單片機控制，系統(tǒng)初始化部分主要是對系統(tǒng)的時鐘芯片、液晶顯示器進行設置，時間由時鐘芯片取得后送入主控芯片，通過液晶顯示器1602LCD來顯示，時間、日期、鬧鈴的修改通過紅外遙控器控制。系統(tǒng)軟件設計主要由DSl302時鐘控制、DS18B20溫度采集、紅外遙控、1602液晶驅動等程序模塊組成，整個系統(tǒng)的主程序如圖3所示。硬件仿真結果如圖4所示。

4 結束語

系統(tǒng)以單片機的C語言進行軟件設計，為便于擴展和更改，增加了程序的可讀性和可移植性。功能設計齊全，可顯示時間、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。