电子时钟整理电路

摘要（中英文）本次设计的题目是电子日历，可以正常的显示年、月、日、时、分、秒、温度、湿度。

电子日历具有性能稳定、精确度高、成本低、易于产品化，以及方便、实用等特点。

适用于家庭、公司、机关等众多场所。

为人们的日常生活、出行安排提供了方便，成为人们日常生活中不可缺少的一部分。

主要单元芯片包括：AT89S52单片机、DS1302时钟芯片、74LS138译码器、74LS47译码器、温湿度传感器DHT11、红外发送装置、接受芯片HS0038、LED数码显示电路。

利用单片机将RC复位电路、时钟电路、动态显示电路、电源电路、红外发送接收电路等正确的连接在一起，并通过单片机的编程来实现本次设计任务中的要求。

关键词（中英文）单片机， DS1302时钟芯片，HS0038芯片，温湿度传感器DHT11，LED动态显示二. 设计方案及比较（设计可行性分析）2.1 系统基本方案选择和论证2.1.1单片机芯片的选择方案和论证：方案一:采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。

方案二:采用AT89S52,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。

所以选择采用AT89S52作为主控制系统.2.1.2 显示模块选择方案和论证：方案一：采用LED液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用LED液晶显示屏.方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示. 方案三：采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。

所以采用了LED数码管作为显示。

2.1.3时钟芯片的选择方案和论证：方案一：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。

采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。

所以不采用此方案。

方案二：采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.2.1.4温湿度传感器的选择方案与论证:方案一：使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行A/D转换。

此设计方案需用A/D转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。

方案二：采用数字式温湿度传感器SHT11，此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以去除A/D模块，降低硬件成本，简化系统电路。

另外，数字式温湿度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。

2.1.5红外遥控传感器方案与论证1．由于为不可见光，因此，对环境影响很小。

红外线的波长远小于无线电波的波长，所以，红外遥控不会干扰其它家用电器，也不会影响近邻的无线电设备。

2．红外线为不可见光，具有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗，警戒等安全保卫装置中也得到了广泛的应用。

3. 红外线遥控的遥控距离一般为几米至几十米或更远一点。

4．红外线遥控具有结构简单，制作方便，成本低廉，抗干扰能力强，工作可靠性高等一系列优点，特别是室内遥控的优先遥控方式。

同时，由于采用红外线遥控器件时，工作电压低，功耗小，外围电路简单，因此它在日常工作生活中的应用越来越广泛。

2.2电路设计最终方案决定综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用AT89S52作为主控制系统; DS1302提供时钟;数字式温湿度传感器SHT11;LED数码管动态扫描作为显示；红外传感器遥控三.系统设计总体思路及工作原理实时日历时钟使用实验仪上的七段显示器显示时间、实验仪上的遥控预置时间。

实验仪上的七段显示器和键盘是利用8031单片机用扩展I/O接口芯片8155H实现七段显示器显示和键盘预置时间的键盘/显示器接口电路。

在初始化芯片后，从键盘输入时间，当输入完毕后电子钟开始走时。

按时分秒日月顺序从遥控预置的10位十进制数既存入5个显存单元中供七段显示器显示，又要按时、分、秒、日、月放入5个单元中做时间的调整运算。

时间每秒调整修改一次，每次调整时询问“秒分”单元是否满60、“时”单元是否满24、“日”单元是否满30以及“月”单元是否满12。

若满足条件则清零并向高位进1，若不满足则继续计数。

以“秒分”单元为例，当满60秒时“秒”单元便清零，同时“分”单元加1。

当满60分时“分”单元清零，同时“时”单元加1。

修改后的时分秒日月单元中的值也要按时分秒日月拆开存入10个显存单元中，以便每秒更新一次七段显示器。

数字温湿度传感器将传过来的数据经处理显示，显示原理同上。

四.系统电路设计及参数计算，主要元器件介绍及选择以及数据指标的测量4.1 电路设计框图5.5V。

采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM 数据。

DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

可产生年、月、日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；温湿度的采集由SHT11构成；显示部份由22个数码管，74ls138、74ls47译码器构成。

使用动态扫描显示方式对数字的显示。

4.3 主要单元电路的设计4.3.1单片机主控制模块的设计AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一条I/O线都能独立地作输出或输入。

单片机的最小系统如下图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出.第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端. 如图1-1 所示图1-1 主控系统4.3.2时钟电路模块的设计图1-2示出DS1302的引脚排列，其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。

在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。

DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。

当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。

当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。

X1和X2是振荡源，外接32.７６８KHz晶振。

RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。

RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。

当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。

如果在传送过程中RSTS置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。

上电动行时，在Vcc 大于等于2.5V之前，RST必须保持低电平。

中有在SCLK 为低电平时，才能将RST置为高电平，I/O为串行数据输入端（双向）。

SCLK始终是输入端。

图1-2 DS1302的引脚图4.3.3温湿度采集模块设计DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。

它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。

传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。

因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。

每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。

校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。

单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。

超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。

产品为 4 针单排引脚封装。

连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。

本系统是实现温度和湿度数据采集系统。

通过下位机(AT89S52)直接控制SHT11，将得到的温度湿度数据通过串口发送到上位机(PC机)，用上位机实现温度湿度数据的保存，分析处理。

系统的主要组成原理如图1-3所示。

数字温湿度传感器SHT11的主要参数：（1） SHT11为贴片型温湿度传感器芯片；全量程标定，两线数字输出；（2）电源电压 5V（3）湿度测量范围：0～100%RH；（4）湿度测量范围：-40～+123.8℃（5）湿度测量精度 :SHT11 : ±3%RH（6）温度测量精度：SHT11 : ±0.4℃（7）响应时间：<4s；（8）低功耗(typ. 30µW)（9）可完全浸没。

画图1-34.3.4红外遥控模块设计1. 遥控器发射电路与原理图发射器采用码分制遥控方式，码分制红外遥控就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码代表不同的控制指令。

图1-4 发射电路端口P1.0至P1.4接4个点触式开关，端口P1.0用来遥控电子时钟日历的电源开关，端口P1.2为本遥控器的开关，端口P1.3至P1.4为时钟调节开关，。

端口RST为单片机的复位脚，采用简单的RC上复位电路，端口P3.5为红外遥控码的输出口，用于输出40KHz载波编码，端口XTAL2和XTAL1接晶振。

晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，本设计采用的是一个NPN型三极管9013，为得到更大的放大倍数，采用类似共射极接法。

因为从P3.5口输出地为高电压，而三极管9013不能承受此电压，所以接了一个阻值较大的电阻来分压。

（如图1-4所示）2.红外接收模块设计一体化的红外接收装置将遥控信号的接收、放大、检波、整形集于一身，并且输出可以让单片机识别的TTL 信号，这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作，方便使用。