基于单片机红外遥控多功能电子钟设计

洪树亮,王富强,刘军伟

(兰州交通大学 电子与信息工程学院,甘肃 兰州 730070)

基于单片机红外遥控多功能电子钟设计

洪树亮,王富强,刘军伟

(兰州交通大学 电子与信息工程学院,甘肃 兰州 730070)

设计以AT89C51单片机为核心,软件部分采用C语言模块化设计,具有显示年、月、日、时、分、秒和温度以及闹钟和整点报时的功能,并且可通过红外遥控器进行基本时间的调整和闹钟的设定。全部信息可通过1602点阵式液晶直观显示,采用家电通用的红外遥控器进行控制,方便使用,具有广阔的市场前景。

单片机;电子钟;红外遥控;DS18B20;LCD;DS1302

目前,单片机进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。本文以AT89C51单片机为主控芯片,DS1302为时钟控制芯片、DS18B20为温度采集芯片和LCD液晶显示模块为显示器进行多功能电子钟系统的设计,系统具有时间、星期、温度、闹铃等功能,并可以实现红外遥控时间校准。该电路采用AT89C51单片机作为核心,功耗小,+5 V电压供电,有掉电保护功能,可长时间稳定工作。

1 系统总体设计

系统设计有以下模块:AT89C51单片机控制模块,时钟芯片DS1302模块,温度采集DS18B20模块,液晶显示屏LCD1602模块,红外发射接收模块以及声光报警模块。其系统总体设计框图如图1所示。

图1 系统硬件框图

2 系统硬件设计

2.1 单片机最小系统

主控芯片使用Atmel公司的单片机AT89C51,采用40引脚双列直插封装(DIP),内部由CPU;4 kB ROM;256 Byte RAM;2个16位定时/计数器T0和T1;4个8位I/O端口;1个全双功串行通信口等组成。

2.2 DS18B20驱动电路

温度采集采用美国Dallas公司的智能温度传感器DS18B20,其特性有:(1)独特的单线接口方式:DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。(2)在使用中无需任何外围元件。(3)可用数据线供电,电压范围3.0～5.5 V。(4)测温范围-55～+125 ℃。固有测温分辨率为0.5 ℃。(5)通过编程可实现9～12位的数字读数方式。(6)用户可自行设定非易失性的报警上下限值。(7)支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现多点测温。(8)负压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。

2.3 时钟电路

DS1302是美国Dallas公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片,附加31 Byte静态RAM,采用SPI三线接口与CPU进行通信,并可采用突发方式一次传送多Byte的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年,一个月<31天时可以自动调整,且具有闰年补偿功能。工作电压2.5～5.5 V,采用双电源供电,可设置备用电源充电方式,提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

2.4 1602LCD驱动电路

系统采用1602LCD显示模块,它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块,它由若干个5×7或5×11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔,每行之间也有间隔,起到了字符间距和行间距的作用,正因为如此,所以不能显示图形。

2.5 声光报警模块的设计

闹钟模块采用蜂鸣器实现,用单片机的定时器去生成各种不同音律。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电。通过单片机的引脚输出的电平变化来控制蜂鸣器的导通与否,如当前时刻与闹铃时间相同,蜂鸣器发声和指示灯闪光。

2.6 红外遥控系统

由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点,采用红外线遥控不仅运行可靠而且能有效地隔离电气干扰。

通用红外遥控系统由发射和接收两部分组成,应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作,发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路,其系统如图2所示。

图2 遥控系统框图

系统采用NEC公司的uPD6121G芯片发射码格式的芯片组成发射电路。当发射器按键按下后,即有遥控码发出,按键不同遥控编码也不同。

一体化红外线接收器TL1838是一种集红外线接收和放大于一体,无需外接元件,就能完成从红外线接收到输出、并与TTL电平信号兼容的所有工作,而体积和普通的塑封三极管大小一样,它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。它仅有3条管脚,分别是电源正极、电源负极以及信号输出端,其工作电压约为5 V,接收频率为38 kHz。

3 系统软件设计

系统由单片机控制,系统初始化部分主要是对系统的时钟芯片、液晶显示器进行设置,时间由时钟芯片取得后送入主控芯片,通过液晶显示器1602LCD来显示,时间、日期、闹铃的修改通过红外遥控器控制。系统软件设计主要由DS1302时钟控制、DS18B20温度采集、红外遥控、1602液晶驱动等程序模块组成,整个系统的主程序如图3所示。硬件仿真结果如图4所示。

图3 主程序流程图

图4 结果显示

4 结束语

系统以单片机的C语言进行软件设计,为便于扩展和更改,增加了程序的可读性和可移植性。功能设计齐全,可显示时间、日期、星期、温度、闹铃以及红外遥控等功能,具有读取方便、显示直观、功能多样、成本低廉等优点。

[1] 刘坤.51单片机C语言应用开发技术大全[M].北京:人民邮电出版社,2008.

[2] 谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社,2006.

[3] 姚福安.电子电路设计与实践[M].济南:山东科学技术出版社,2006.

[4] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京:电子工业出版社,2009.

[5] 深圳信盈达电子有限公司.轻松成为设计高手51单片机设计实战[M].北京:北京航空航天大学出版社,2013.

[6] 莫禾胜.基于LCD液晶显示器的时间显示系统设计与制作[J].科技信息,2010(21):106-107.

[7] 虞钢,周孟然,周旋,等.基于C8051F单片机的智能声光通讯器设计[J].煤矿机械,2010,31(11):221-223.

[8] 楼然苗,李飞光.单片机课程设计指导[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.

[9] 谭浩强.C语言设计[M].2版.北京:清华大学出版社,1999.

Design of a Multi-function Electronic Clock of Infrared Remote Control Based on MCU

HONG Shuliang,WANG Fuqiang,LIU Junwei

(School of Electronic and Information Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China)

A clock with AT89C51 MCU as the core and C language modular design as software is designed.It can display year,month,day,hour,minute,second and temperature,and alarm hourly.The basic time adjustment and alarm setting can be done through an infrared remote controller.All information is shown directly through the 1602 dot matrix LCD visual display and controlled through the use of the infrared remote controller for household electric appliances.It is easy to use and therefore has broad market prospects.

MCU;electronic clock;infrared remote control;LCD;DS18B20;DS1302

2014- 10- 10

洪树亮(1987—),男,硕士研究生。研究方向:嵌入式硬件开发。E-mail:729522933@qq.com

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2015.05.025

TP368

A

1007-7820(2015)05-085-02