多功能数字钟
摘 要
多功能数字钟是以NXP 80/87C52单片机为核心控制器构成的新型数字化产品,由时钟模块,键盘显示器模块,电源模块,温度等模块组成.时钟由专用时钟芯片实现时间的计量,通过键盘和汉显液晶提示可方便地校对时钟和设置闹钟时间.
方案比较与论证
系统设计包含时间计量,显示,温度测量,等多个部分,下面对各部分设计方案做分析和选择.
计时
方案一:由单片机实现时钟功能
单片机内部具有定时器,可方便实现定时功能,但由于系统晶振误差,温漂,中断响应时间的不确定性及定时器重新装载时间常数所带来的误差,决定它不能用来作为时钟的时间基准.
方案二: 专用时钟芯片
目前市场上已有很多实时时钟芯片,.如DS12887,DS1302,PCF8563,X1227等,芯片内都集成了时钟/日历功能,给时钟系统设计带来很多方便.因此计时功能以选专用时钟芯片为宜.
在系统硬件设计时,串行总线接口较并行总线接口较为方便,系统设计选用PHILPS公司的串行接口总线实时时钟芯片为计时芯片PCF8563.
温度采集
0~60℃的环境温度测量,可以采用热电阻测温,集成温度传感器(如AD590,LM35/LM45)测温,数字化温度传感器(DS1820,DS1620)测温等多种方式,数字化温度传感器具有与CPU接口方便,直接数字量输出等优点,因此选用DS18B20作为温度测量传感器.
DSl8B20数字温度传感器提供12位(二进制)温度读数指示器件的温度信息.经过单线接口送入DSl8B20或从DSl8B20送出.因此从主机CPU到DSl8B20仅需一条线(和地线).DSl8B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源.因为每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号,因此任意多个DSl8B20可以存放在同一条单线总线上,这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件.DSl8B20的测量范围从-55℃到+125℃,分辨率可达0.0625℃,可在l S(典型值)内把温度变换成数字. 每只DS18B20都可以设置成两种供电方式即数据总线供电方式和外部供电方式,采取数据总线供电方式可以节省一根导线但完成温度测量的时间较长,采取外部供电方式则多用一根导线但测量速度较快,因此该系统采用外部供电方式.
(三)键盘显示
1,键盘
方案一:采用阵列式键盘,此类键盘是采用行列扫描方式,优点是当按键较多时可以降低占用单片机的I/O口数目,缺点是电路复杂且会加大编程难度.
方案二:采用独立式按键电路,每个键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影响,此类键盘采用端口直接扫描方式.缺点是当按键较多时占用单片机的I/O数目较多,优点是电路设计简单,且编程极其容易.
由于该系统采用了常规钟表式的校对方式,用键较少,系统资源足够用,故采用了方案二.
2,显示
方案一:数码管通过设置可以完成制作任务,经济耐用,但其显示不够直观,提供信息量少,不易理解等缺点.
方案二:液晶特别是具有汉字显示功能的液晶显示器,来实现显示功能,不仅可以实现基本的显示信息,而且可以显示丰富的符号指示信息以及文字指示信息,如AM/PM,闹钟符号等,信息量丰富且直观易懂.而且液晶显示有功耗低,体积小,重量轻,寿命长,不产生电磁辐射污染等优点.
系统采用方案二.
二.系统总体设计
系统框图如图1所示.
系统工作原理:
系统上电自检后,实时实现小时,分钟的数字显示以及AM/PM指示器和闹钟开关指示文字的显示,通过按键可实现校对时间,设置闹钟时间,闹钟开,闹钟关的设定.
三,系统模块设计
时钟接口电路设计
实时时钟芯片选用PHILPS公司低功耗CMOS 实时时钟/日历芯片PCF8563,提供一个可编程的时钟输出,并具有掉电检测和中断输出功能,所有地址和数据通过I2C总线接口进行传送,与CPU接口简单,由其实现实时时钟计量.与CPU接口如图2所示
键盘接口电路设计
键盘电路设计如图3所示.
其中:当正常显示时间的时候,按下 OK键则进入设置时间功能,按ADD键则对相对应的数字加1.
按DEC+OK键则进入闹钟设置状态.
显示电路设计
系统采用HS12232-3点阵字符液晶显示器,可显示ASCII码字符和汉字,为设计良好人机界面奠定基础.系统开机后,自动进行时钟和闹钟开关状态显示,画面如图5所示.

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