本方案以AT89C51單片機為核心，軟件部分采用C語言模塊化設計，具有顯示年、月、日、時、分、秒和溫度以及鬧鐘和整點報時的功能，并且可通過家電通用的紅外遙控器進行基本時間的調整和鬧鐘的設定。全部信息可通過1602點陣式液晶直觀顯示，方便使用，具有一定的市場前景。

　　目前，單片機進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面發展。本文以AT89C51單片機為主控芯片，DS1302為時鐘控制芯片、DS18B20為溫度采集芯片和LCD液晶顯示模塊為顯示器進行多功能電子鐘系統的設計，系統具有時間、星期、溫度、鬧鈴等功能，并可以實現紅外遙控時間校準。該電路采用AT89C51單片機作為核心，功耗小，+5 V電壓供電，有掉電保護功能，可長時間穩定工作。

　　1 系統總體設計

　　系統設計有以下模塊：AT89C51單片機控制模塊，時鐘芯片DS1302模塊，溫度采集DS18B20模塊，液晶顯示屏LCD1602模塊，紅外發射接收模塊以及聲光報警模塊。其系統總體設計框圖如圖1所示。

　　圖1：系統硬件框圖

　　2 系統硬件設計

　　2.1 單片機最小系統

　　主控芯片使用Atmel公司的單片機AT89C51，采用40引腳雙列直插封裝（DIP），內部由CPU;4 kBROM;256 Byte RAM;2個16位定時/計數器T0和T1;4個8位I/O端口;1個全雙功串行通信口等組成。

　　2.2 DS18B20驅動電路

　　溫度采集采用美國Dallas公司的智能溫度傳感器DS18B20，其特性有：（1）獨特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）在使用中無需任何外圍元件。（3）可用數據線供電，電壓范圍3.0～5.5 V。（4）測溫范圍-55～+125℃。固有測溫分辨率為0.5℃。（5）通過編程可實現9～12位的數字讀數方式。（6）用戶可自行設定非易失性的報警上下限值。（7）支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上，實現多點測溫。（8）負壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發熱而燒毀，但不能正常工作。

　　2.3 時鐘電路

　　DS1302是美國Dallas公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31 Byte靜態RAM，采用SPI三線接口與CPU進行通信，并可采用突發方式一次傳送多Byte的時鐘信號和RAM數據。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月《31天時可以自動調整，且具有閏年補償功能。工作電壓2.5～5.5 V，采用雙電源供電，可設置備用電源充電方式，提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。

　　2.4 1602LCD驅動電路

　　系統采用1602LCD顯示模塊，它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊，它由若干個5×7或5×11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此，所以不能顯示圖形。

　　2.5 聲光報警模塊的設計

　　鬧鐘模塊采用蜂鳴器實現，用單片機的定時器去生成各種不同音律。蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電。通過單片機的引腳輸出的電平變化來控制蜂鳴器的導通與否，如當前時刻與鬧鈴時間相同，蜂鳴器發聲和指示燈閃光。

　　2.6 紅外遙控系統

　　由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，采用紅外線遙控不僅運行可靠而且能有效地隔離電氣干擾。

　　通用紅外遙控系統由發射和接收兩部分組成，應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，發射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED紅外發送器;接收部分包括光、電轉換放大器、解調、解碼電路，其系統如圖2所示。

　　圖2：遙控系統框圖

　　系統采用NEC公司的uPD6121G芯片發射碼格式的芯片組成發射電路。當發射器按鍵按下后，即有遙控碼發出，按鍵不同遙控編碼也不同。

　　一體化紅外線接收器TL1838是一種集紅外線接收和放大于一體，無需外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出、并與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數據傳輸。它僅有3條管腳，分別是電源正極、電源負極以及信號輸出端，其工作電壓約為 5 V，接收頻率為38 kHz。

　　3 系統軟件設計

　　系統由單片機控制，系統初始化部分主要是對系統的時鐘芯片、液晶顯示器進行設置，時間由時鐘芯片取得后送入主控芯片，通過液晶顯示器1602LCD 來顯示，時間、日期、鬧鈴的修改通過紅外遙控器控制。系統軟件設計主要由DSl302時鐘控制、DS18B20溫度采集、紅外遙控、1602液晶驅動等程序模塊組成，整個系統的主程序如圖3所示。硬件仿真結果如圖4所示。

　　圖3：主程序流程圖

　　圖4：結果顯示

　　4 結束語

　　系統以單片機的C語言進行軟件設計，為便于擴展和更改，增加了程序的可讀性和可移植性。功能設計齊全，可顯示時間、日期、星期、溫度、鬧鈴以及紅外遙控等功能，具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、成本低廉等優點。