李庭軒

摘要：生活中隨處可以發(fā)現(xiàn)數(shù)字時鐘的身影，隨著科技的發(fā)展，數(shù)字鐘不斷升級，多功能數(shù)字鐘隨之而產(chǎn)生。目前，在市場較為流行的數(shù)字時鐘，都是利用傳統(tǒng)數(shù)字電路設計的，在設計過程中，將單片機作為其控制芯片，通過按鍵進行控制，從而在12864液晶模塊上顯示出來。而本設計不僅具有傳統(tǒng)的基本顯示時間的功能，還能自動背光照明，對溫度進行測量，將智能電子的優(yōu)勢充分體現(xiàn)出來。在設計過程中，主要從硬件電路與軟件程序兩方面詳細介紹，從而加強人們對數(shù)字鐘的理解。

關(guān)鍵詞：多功能數(shù)字鐘；控制電路；程序設計

1.多功能數(shù)字鐘相關(guān)概述

無論是家庭、工作單位、學校以及其它場所，均能發(fā)現(xiàn)時鐘的身影，雖然并不起眼，卻在人們生活中發(fā)揮了重要作用。隨著科技不斷創(chuàng)新與發(fā)展，多功能數(shù)字鐘隨之而誕生，其功能進一步完善，不僅顯示時間，還具有穩(wěn)定、精確、直觀等眾多功能，因其豐富的功能與小巧的外觀受的人們的歡迎。從設計原理的角度來看，傳統(tǒng)的數(shù)字鐘電路包含了時序電路與組合邏輯電路，隨著其功能的增強，對大規(guī)模集成電路的選擇范圍越發(fā)廣泛，對其功能進一步的豐富奠定了一定基礎。

2.多功能數(shù)字鐘硬件電路設計原理分析

2.1控制電路的選擇與設計

傳統(tǒng)的設計方案，對于電路和成本的要求極低，對于設備所需的基本功能都能夠?qū)崿F(xiàn)，但是如果在其中加入了顯示溫度的電路，那么將會影響到電路的平衡，從而使其相關(guān)性能下降，最終破壞平穩(wěn)的電路。本文所用的主控制器是利用單片機實現(xiàn)的，因其具有較為簡單的硬件電路，并且在工作時電路非常穩(wěn)定，以及具有強大的系統(tǒng)性能，通過相關(guān)的軟件設施能夠很好的對其進行控制，進而將數(shù)字鐘應有的性能體現(xiàn)出來。選用STC12C5A60S2，主要是其貨源充足并且價格便宜。

2.2時鐘電路設計

用芯片DS102作為外部時鐘，主要是因其耗能低、性能強以及具有RAM，并且它能夠進行時間的計算，以及對閏年的缺失進行補充。因其工作時產(chǎn)生的電壓是2.2～2.5V，故而需要將CPU與三線接口進行同步通訊，并且在突發(fā)事件發(fā)生的時候，能夠傳送出多個信號或者是數(shù)據(jù)。DS1302具備著和單片機進行簡單通訊的功能，運行時只需利用到三個口線，分別是SCLK、RESET以及I/O數(shù)據(jù)線。如果想利用單片機實現(xiàn)準確無誤的計時，那么就需要對DS1302進行精準的控制，從而記錄數(shù)據(jù)，而此現(xiàn)象需要通過三個口線來實現(xiàn)。

2.3顯示電路設計

隨著科技的不斷進步，液晶技術(shù)逐漸走進人們的生活，在各種場合都能看見液晶顯示模塊（LCD Module，LCM）的利用。對于圖形點陣LCM而言，如果按照分辨率進行分類，最為常見并且具有中文翻譯的有三種形式，分別是106×120、128×32以及12864，相關(guān)的控制芯片有SED1575、T6963以及ST7920等。而本設計采用的是LED12864和ST7920這兩個型號的設備，并利用8位并行來實現(xiàn)相關(guān)的控制，內(nèi)置的ASC Ⅱ字符具有128個，16×16的點陣字符具有8192個，故而對于16×16的點漢字能夠顯示出8×4行，從而通過相關(guān)控制顯示時間和溫度。

3.多功能數(shù)字鐘軟件程序設計與分析

3.1程序設計思路和算法

對數(shù)字鐘的萬年歷進行設計時，由于陰歷與公歷是其主要組成部分，實現(xiàn)二者之間的相互轉(zhuǎn)化，將查表法與單片機相結(jié)合即可達到這一目的。首先將公歷距元旦的時間計算出來，之后查找出春節(jié)日期計算出元旦與春節(jié)之間的天數(shù)，便能將春節(jié)與公歷日的天數(shù)差計算出來，接下來僅需根據(jù)月份的大小即可將農(nóng)歷日期推算出來。若公歷日沒有到春節(jié)日期，說明公歷年要比農(nóng)歷年大一年，根據(jù)前一年的相關(guān)信息選取農(nóng)歷的大小月即可，據(jù)此將農(nóng)歷與公歷日期計算出來。

3.2程序整體設計

在整個系統(tǒng)中，各模塊子函數(shù)與主函數(shù)是單片機主要構(gòu)成部分，而本系統(tǒng)主要由單片機進行控制，其中模塊的子函數(shù)被主函數(shù)所調(diào)動。多功能數(shù)字中主要通過設置軟件將時間顯示出來，定時器主要起到促使數(shù)字鐘運行的目的，并會被送至主控芯片中，從而在LCD12864中被顯示出來。只需要通過按鍵直接對日期以及時間進行修改即可，因此在使用之前要對液晶顯示器以及定時器進行初始化處理，與此同時，在各模塊函數(shù)中其他模塊也將被初始化處理。

3.3對ST7920顯示RAM的編程應用

間接訪問法與直接訪問法是單片機對液晶顯示模塊進行控制的兩種主要接口方式。其中單片機的并行接口與液晶顯示器模塊相連接即為間接訪問模式，通過并行接口的操作令其顯示在液晶顯示器中。而單片機總線所連接的I/O或存儲器主要由液晶顯示模塊所代替，此方式則為直接訪問方式。實際上，控制進行液晶顯示模塊時，間接訪問方式為其主要控制方式，直接訪問方式頻率相對較低。例如，本文的數(shù)字鐘，它能夠利用DS1302來進行定時，利用設備上的按鍵記性工作，從而實現(xiàn)設置功能，當?shù)竭_該時間時，設備中的報警器發(fā)出蜂鳴聲，并通過DS18B20進行溫度測試。

4.總結(jié)

從文中對多功能數(shù)字時鐘的設計過程能夠看出，科技的發(fā)展為人們生活帶來了極大便利，起作用不僅體現(xiàn)在較為先進的交通、航空、軍事等領(lǐng)域中，對生活中很多產(chǎn)品的更新也具有一定促進作用。在設計多功能數(shù)字時鐘的過程中主要從軟件程序設計與硬件電路設計兩方面入手，其中程序的設計令其功能不斷增強，而硬件的設計則主要從外表以及電路入手，進而設計出功能豐富，外觀精巧的多功能數(shù)字鐘。實際上，隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)字中的功能必然越來越強大，從而令其在交通、醫(yī)療以及航空等領(lǐng)域中充分發(fā)揮其功能，令人們生活更加方便。

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