基于单片机的智能电子时钟实验研究

万

兴1，陈婷婷2，袁

森3

（1.湖北工程学院计算机与信息科学学院；湖北孝感432000）2.孝感松林国际计测器有限公司；3.湖北三江红峰控制有限公司，

摘要：文章设计了基于单片机控制的红外遥控和矩阵键盘控制的电子时钟，通过矩阵键盘和红外遥控器均可设置时钟的

日期、时间和闹钟。每个环节的程序和电路均在实验中得到验证，为本科生学习单片机硬件知识和C语言编程技术搭建了一个基础实验平台。关键词：电子时钟；单片机；红外遥控；矩阵键盘；硬件知识；实验平台中图分类号：TH714.513文献标识码：A文章编号：1673-1131（2016）10-0112-02“单片机原理及接口技术”是自动化专业的一门重要专业课，该课程的特点是其实际应用面广、对实际动手能力要求高、概念较难理解，具有一定的难度和复杂性，既与各专业前期相关的课程内容紧密相连，又与工程实践紧密相结合[1]，因此该课程具有一定的学习难度和教学难度。

在“单片机原理及接口技术”的实验教学中，为了让学生能更加全面地了解和掌握单片机的功能与扩展模块。本文依据对单片机的智能电子时钟的设计，全面地讲述了单片机各钟功能和扩展模块的应用，既可以巩固学生的理论知识又可以培养学生的实践动手能力。

1智能电子时钟的组成

1.1实验平台

智能电子时钟在如图1所示实验平台实现功能，为方便

学生进行学习单片机实验开发。减少学生实验成本，缩短学生实验周期，让学生以最短的时间掌握最多的单片机知识，而

且可以重复利用[2]

。

图1单片机实验开发平台

1.2智能电子时钟的系统组成

本系统采用AT89C51为核心控制芯片，如图2，实现万年历的计时、调时和闹钟功能。本系统可以通过矩阵键盘和红外遥控，同时实现对数字时钟的调试，日期的设定，以及闹钟[2]赵雨晴.校园微信公众平台的现状及发展方向[J].科技传

播.2015,3(1):133-134.

[3]刘敏斯.高校微信公众平台的研究与实现[J].韶关学院学报,2015,36(10):26-29.

[4]

白浩,郝晶晶.微信公众平台在高校教育领域中的应用研究[J].中国教育信息化,2013(4):78-81.

基金项目：1.湖南省教育厅科研项目14C0416号；2.湖南省公１１２

的设定，并通过蜂鸣器实现整点提示、闹钟响声。

图2系统组成图

2视听模块

2.1时间、日期数码管显示

由于目前很多家庭用万年历都是用数码管显示，本系统也采用数码管显示。用八位数码管显示时钟，日期和闹钟。如时间11.25.59，日期20160515，闹钟07.00.00。

图3时钟显示电路

2.2蜂鸣器闹钟提示

闹钟提示音一般用小型喇叭，但是为了电路设计小巧，稳定，方便易携带，我们采用了蜂鸣器作为声音提示工具。

蜂鸣器是一种简易的发声设备[3-4]。它制作工艺简单，成本低廉。因此常用在计算机、电子玩具和定时器等设备中。蜂鸣器是通过给压电材料供电来发出声音的，蜂鸣器又分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种，有源蜂鸣器内部集成有震荡源，因此只要为其提供直流电源就可以发声。对应的无源蜂鸣器安厅科研项目[2014]78号。作者简介：谭敏（1971-），女，湖南邵东人，副教授，主要研究方向和关注领域为网络与信息安全；范强（1973-），男，湖南益阳人，副教授，高级工程师，主要研究方向和关注领域为数据挖掘；童宇（1980-），女，湖南益阳人，讲师，主要研究方向和关注领域为云计算。

信息通信

由于没有集成震荡源，因此需要接在音频输出电路中才可以发声。我们选用的是有源蜂鸣器。

图4蜂鸣器电路

3控制调时系统

3.1近距离按键控制

日常中我们用到的时钟一般都是按键调试，该系统也有此功能，用到了16键矩阵键盘。

图5十六按键矩阵键盘

3.2远距离红外遥控控制

该系统针对日常生活用的万年历，还做了改进，最大的不同就是可以在10米以内的距离通过红外遥控对万年历进行控制，给用户提供了方便。

红外遥控系统是由红外遥控信号发生器、红外信号接收器和51单片机及其外围电路等三部分组成。遥控信号发射器用来产生遥控编码脉冲，发出红外遥控信号，红外信号接收头完成红外信号的放大、检波、整形、解调出遥控遥控编码脉冲。并由单片机进行识别按键，并执行相应的遥控功能。

3.3调时系统

可以同时通过矩阵键盘和红外遥控同时调时，方便控制。

按键调时，按下“暂停键”，时钟就会停止走动，按下“调试键”，时钟就会显示秒的个位调时，再按下“左移”，时钟就会显示秒的十位调时。时间调试结束后，可以调整日期，也可以点击“确定”退出调时。当然也可以对闹钟进行调时，功能非常完善，并都能实现。

红外调时，跟矩阵键盘有同样的按键，并实现相同的功能，只是它可以在一定范围内进行调时。如果做成商品，一般要把键盘放到时钟后面，否则影响美观，但是这样又不方便调时，这时红外遥控调时就可以很方便的用来调时。

4动态扫描分时显示

整个系统我们要显示的内容有三个：时间、日期和闹钟。

万兴等：基于单片机的智能电子时钟实验研究

当然也要分两种显示模式，一种是调时模式，一种是运行模式。

但是我们只有一个8位数码管可以显示，只能显示其中一个，如何能都显示出来，并且让人看得清楚。我们采用的是分时分层控制方法。

图6时钟运行模式

4.1数码管动态扫描

数码管动态显示主要就是利用人眼的视觉感来设计的，一般来说如果显示的频率过慢，则会有断断续续的显示；如果显示的频率加快，则人眼就分辨不出这种视觉残余。

如下为动态显示数码管的程序：for(i=0;i<8;i++)//for语句判断条{

P1=wema[i];//选通数码管的位

P2=tiam_date[i];//显示对应数码管位数的时间如小时的各位

delay(270);//修改此处的时间，可以明显感觉到动

态扫描的原理。时间定的太长会有明显闪烁。

}

4.2时间、日期、闹钟分时显示

数码管的动态扫描为我们提供了分时显示时间、日期和闹钟的基础。程序只要能让显示更加人性化，如：正常显示时间，十秒钟显示一次日期，一分钟显示一次闹钟，显示的时间可以使一秒，这样给人看起来的感觉很清楚，也很舒服。调时的时候就固定显示一定的时间，时间停止走动，调时完毕点击就可以让调整好的时间重新启动。

5结语

学生通过设计、制作这一个时钟系统，可以让学生掌握单片机知识、软件编程知识、电路知识等。培养学生单片机的实践动手能力，为以后的相关专业课程打下坚实的基础。该项目贴近生活，无线功能可以使我们的生活更加方便、快捷，可以培养学生发明创造的能力。参考文献：

[1]段晨东,等.单片机原理及接口技术.北京.清华大学出版社.

2008.15（2）:156-162.

[2]李泉溪,等.单片机原理与应用实例仿真.北京.北京航天航

空大学出版社.2009,21(1)：123-125.

[3]康华光,等.电子技术基础(模拟部分)第五版,武汉,高等教

育出版社,2006,32(3)：789-792.

[4]谭浩强,等.C++程序设计(第二版),北京,清华大学,2011,30

(3):145-152.作者简介：万兴（1990-），男，湖北应城人，本科，初级讲师，研究方向为自动化自动控制方向。

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“确定”