内容发布更新时间 : 2024/12/23 14:30:05星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
3.方案论证与比较 3.1显示部分
显示部分是本次设计的重要部分，一般有以下两种方案：
方案一：采用LED显示，分静态显示和动态显示。对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，且可靠性也较低。而对于动态显示方式，虽可以避免静态显示的问题，但设计上如果处理不当，易造成亮度低，有闪烁等问题。
方案二：采用LCD显示。LCD液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。
鉴于上述原因，我们采用方案二。
3.2时钟部分
时钟是本设计的核心的部分。根据需要可采用以下两种方案实现： 方案一：方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。而且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。
方案二：方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，可使系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。
基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成时钟的功能。
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3.3闹铃部分
一般的时钟都带有闹铃，实现闹铃方式可采用以下两种:
方案一：将闹钟信息存放在单片机自带的存储器中。该方案成本低而且易于实现，但是一但掉电会造成之前信息的丢失。
方案二：将闹钟信息存放在非易失储存器AT24C02中。该方案即使在完全的掉电的情况下也不会造成闹钟信息的丢失，可避免方案一带来的麻烦。
在此设计中，我们采用的是方案一，为了防止其数据的丢失，我们对掉电后所显示的时间进行了存储。
3.4温度采集部分
由于现在用品追求多样化，多功能化，给系统加上温度测量显示模块，能够方便人们的生活，使该设计具有人性化。
方案一：采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测小于1摄氏度的信号是不适用的。
方案二：采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为0.5摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。
基于DS18B20的以上优点，我们决定选取DS18B20来测量温度。
4.总体方案 4.1工作原理
本设计采用STC89C51单片机作为本系统的控制模块。单片机可把由DS18B20、DS1302中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现时间、闹铃和温度的显示。以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并且显示多样化。在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。
4.2总体设计
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总体框架如图1所示
P17
USB转串口
图1 总体框架
5.系统硬件设计
本设计采用的是学校实验单片机，由于单片机中蜂鸣器声音较小，现外接一个喇叭的简单电路，当闹钟时间一到时，以能较清晰的听到有节奏的音乐。设计中还将原来的12M晶振换成了24M晶振，用以减小一半的周期，以达到提高单片机运行速度和稳定时钟频率的效果。
5.1 STC89C51单片机最小系统
单片机最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为STC89C51
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单片机的最小系统。
图2 STC89C51最小系统电路图
5.2时钟模块
时钟模块采用DS1302芯片，DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口可与单片机进行通信，实时时钟/日历电路能计算2100年前的年、月、日、星期、时、分、秒的信息以及每月的天数和闰年的天数，还可自动调整时钟操作，可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式，DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，且仅需用到三个口线：RST复位、I/O数据线、SCLK串行时钟。
时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW，其接线电路如图3所示。
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