基于单片机的家用时钟温度器设计

2022-09-12

1 设计方案

本设计以家庭常用的时钟和室温计为对象, 控制系统采用易购的常用的8位单片机A T 8 9 C 5 2;温度测控元件采用智能温度传感器D S 1 8 B 2 0;数据显示采用4个共阳L E D数码管, 并且采用动态扫描显示;通过编程设计, 按键实现时钟调整、定时、切换时间和温度、照明开关等;用一个白色发光二极管作照明, 实现夜间壁灯的功能。

2 系统硬件电路设计

时钟温度器的硬件电路图如图1所示。该电路采用AT89C52单片机作为系统控制器件, 选取1 2 M晶振, 设置复位键。P 2.0-P2.3四个端口接四个8550PNP三极管, 用以选通和驱动数码管显示。P1.7通过8550PNP管驱动一蜂鸣器, 闹钟到时发声。

3 系统程序设计

3.1 主程序

本设计主要实现时钟和室温显示功能。时钟选用定时器T 0定时完成, 主程序在显示子程序、按键子程序之间循环调用。当相应按键按下时即转入相应功能子程序。

3.2 显示子程序

数码管显示十进制B C D码, 定义内存单元7 0 H-7 3 H分别存放时钟分的个和十位、时的个和十位;7 4 H-7 7 H分别存放闹钟分的个和十位、时的个和十位;7 8 H-7 B H分别存放温度的零上或零下标记、温度个位、温度十位和温度标记 (d) ;并且采用动态扫描显示;7CH、7DH用于存放秒计时结果。显示时, 从内存单元中读取相应的BCD码数送往P0口, 同时对P2.0-P2.3循环移位输出低电平选通相应数码管。数码管显示划分:

(1) 当4个数码管显示时间时, 其中两个数码管显示时, 两个数码管显示分, 时个位的小数点按秒闪烁, 表示秒计时。

(2) 当切换室温显示时, 四个数码管中第一个数码管标记温度是否为零下温度, 零上温度不显示任何标记, 零下温度显示中间一横杠, 用中间两个数码管显示当前室温数, 最后一个数码管显示温度标记 (d) 。

(3) 当数码管显示定时或调整时间时, 通过按键选定功能后, 被选中数码管显示闪烁, 表示选中, 即可对其进行加1或减来设置时间。

3.3 按键控制子程序

(1) K 0为时间和温度显示的切换键。

(2) 在显示时间时, 长按K 0键至分个位数码管闪烁表示进入时钟调整功能, 此时短按K 0键可以在四个数码管之间轮流切换, 可以按K 2键加1来调整时间, 设定好后长按K 0键退出时间调整功能。

(3) 长按K 1键至分个位数码管闪烁表示进入闹钟调整功能, 此时短按K 1键可以在四个数码管之间轮流切换, 可以按K 2键加1来设置闹钟时间, 设定好后长按K 1键退出闹钟设置。

(4) 当定时时间到, 闹钟发声, 此时可以按K 1键停止闹钟发声, 如果没有按K 1键停止闹钟, 蜂鸣器将在响1分钟后自动停止发声。

(5) K 3键为白色发光二极管的开关。

3.4 时钟计时子程序

定时器T 0用于时间计时, 定时溢出中断周期设为50ms。时钟计时累计中断20次 (即1 s) 时, 对秒计数单元进行加1操作, 最大计时值为23时59分59秒。在计数单元中采用十进制B C D码计数, 满6 0进位。

T 1中断服务程序用于指示调整单元数字的亮闪和秒表计时。在时间调整状态下, 每过0.5 s, 将对应单元的显示数据换成“熄灭符”数据 (#0AH) 。这样在调整时间时, 对应调整单元的显示数据会间隔闪亮。秒表计时每1 0 m s进行加1操作, 最大计时值为99分59.99秒。

3.5 温度测量子程序

只有当按键切换为温度显示时, 温度测量子程序才进行温度测量和转换工作。测量温度分别率采用9位, 转换时间最大为9 3.7 5 m s, 转换结果为1 6位带符号扩展的二进制补码形式温度数字量, 数据格式以0.0625 C/LSB表示;当温度数字量的高5位为0时, 温度为零下温度, 当高5位为1时温度为正;在温度转换时, 转换结果只取整数部分用于温度显示, 小数部分不用显示。

4 结语

本设计运用数码管作为显示, 使得电路连接较简单、设计成本也不高, 通过DS18B20智能温度传感器作为温度测量器件, 可以直接读出数字温度量, 不需进行繁琐的模数转换, 使设计变得更直接、更简单。设计带有闹钟功能, 增加了发光二极管作为夜间微弱的灯光照明, 可作为家庭普通时钟、室温显示和夜间壁灯照明使用。

摘要：本设计以单片机为核心, 采用4个LED数码管显示数据, DS18B20进行智能测温, 通过按键切换和编程设计, 实现时钟、对时、闹钟、室温显示、壁灯照明等功能。

关键词：设计,时钟,温度,数码管