红外遥控智能数字钟的设计

摘要：本文介绍了单片机红外遥控智能数字钟的工作原理、硬件电路及软件设计思路，对设计、制造新型单片机红外遥控智能数字钟具有一定的参考作用。

关键词：单片机；红外遥控；智能数字钟；设计

中图分类号：TN764文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 16-0000-02

The Design of Infrared Remote Control Intelligent Digital Clock

Song Jianying

(Qingdao Technical College,Qingdao266555,China)

Abstract:This paper introduces MCU infrared remote control intelligent digital clocks works,hardware and software design,to design,manufacture new MCU infrared remote control intelligent digital clocks as reference.

Keywords:MCU;Infrared remote control;Intelligent digital clocks;Design

数字钟的设计在很多电子期刊杂志、教材上都有介绍，但大多数在断电后都要重新设置时间等参数，给使用带来不方便。也有的用后备电池作为备用电源，但往往体积较大。本文介绍的智能数字钟克服了以往的弊端，而且采用了家电通用的红外遥控器进行控制，使用方便灵活。有一路闹铃输出，可以通过遥控器设置闹铃时间及允许与否。

一、工作原理

在硬件电路设计中采用流行的价格比较低廉的单片机AT89C2051和达拉斯公司的DS1302实时时钟芯片等；显示部分采用高亮LED数码管动态显示，显示亮度高且显示部分硬件成本低；红外遥控部分则采用成品组件，这样可大大简化硬件电路的设计和软件编程的工作量，并大大提高系统的稳定性和可靠性。

AT89C2051作为主控芯片，一是对接收到的红外遥控编码进行判断识别，并执行相应的处理；第二就是定期的读取时钟芯片DS1302中的时间并把小时和分显示在4位LED中；第三就是对设置的闹铃时间与实时时间进行比较，如果时间相同且闹铃允许，那么蜂鸣器就会以1S的周期鸣响1min，提醒使用者。如果要停止鸣闹，只要按遥控器相应键就可以关闭闹铃，闹铃时间保存在DS1302自带的RAM中，不需要单独的EEPROM。DS1302的主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通32768Hz晶振。

二、硬件电路设计

（一）DS1302实时时钟芯片介绍及接线图

1.DS1302引脚及功能。

DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，内部有31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分DS1302的外部引脚分配时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5-5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行电流充电的能力。DS1302的外部引脚分配如图1所示。[1]

Vcc1：主电源；

Vcc2：备份电源。当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2

SCLK：串行时钟，输入；

I/O：三线接口时的双向数据线；

/RST：复位/片选线，通过把/RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。/RST输入有两种功能：首先，/RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，/RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当/RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中/RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。

2.应用电路设计。

DS1302在硬件系统中接线图如图2所示。要特别说明的是备用电源BT1，可以用3.6V可充电的锂电池。

（二）TK190芯片介绍及接线图

TK190为三脚的塑封一体化红外接收头，内含红外检测二极管、前置放大器、限幅放大器、检波器和比较触发器，能直接输出二进制信号，送单片机的中断引脚。其接线图如图3所示。其引脚功能为：[2]

GND：电源地；

VCC：电源+5V；

OUT：数据输出管脚。

（三）LED数码管动态显示电路

LED1-LED4为高亮度共阳极数码管，调整R1可以改变数码管显示亮度。Q1-Q4三极管采用9012PNP管，提供数码管对应笔画段点亮所需的导通电流。P1口接数码管的八字段。数码管左两位显示时，右两位显示分，当显示的是闹铃时间时闪动。第二位和第三位的小数点作为秒闪动，注意第三位数码管按图一布好印制片后安装时要旋转180度，以便让时和分之间出现“：”，最后一位小数点作为闹铃开关标志，亮表示闹铃开启。

（四）CPU电路

CPU电路如图5所示。AT89C2051所用的晶振Y1为10MHz~12MHz均可，采用不同频率的晶振，只要修改程序中的延时参数，让其保持显示延时时间不变就行。

另外，风鸣器B1采用小型自带音源的成品件。DS1302在第一次加电后需进行初始化操作，保证初始化就可以按正常方法调整时间和闹铃。

三、软件

软件部分的重点是对DS1302的操作以及红外遥控的解码。

（一）对DS1302的操作

1.DS1302内部几组寄存器及功能。

DS1302有关日历、时间的寄存器共有14个，其中有7个寄存器（读时寄存器81h-8Dh，写时寄存器80h-8Ch），存放的数据格式为BCD码形式，小时寄存器（85h、84h）的位7用于定义DS1302是运行于12小时模式还是24小时模式。当为高时，选择12小时模式。在12小时模式时，位5是，当为1时，表示PM。在24小时模式时，位5是第二个10小时位。

秒寄存器（81h、80h）的位7定义为时钟暂停标志（CH）。当该位置为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；当该位置为0时，时钟开始运行。

控制寄存器（8Fh、8Eh）的位7是写保护位（WP），其它7位均置为0。在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP位必须为0。当WP位为1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。

2.读写操作说明。

DS1302是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。

要想与DS1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中。

位6：如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；

位5至位1（A4～A0）：指示操作单元的地址；

位0（最低有效位）：如为0，表示要进行写操作，为1表示进行读操作。

控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从最低位（0位）开始。同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。

（二）红外遥控的解码及设置说明

单片机解码部分，因有很多文章介绍，这里主要对设置部分作一些说明：遥控器采用长虹K11F型遥控器，遥控器按照16位地址码，8位数据码以及8位数据码的反码发送。表1列出了各按键的编码及本电子钟对应的动作。如果采用其它遥控器，需对程序相应部分的编码作修改。[3]

操作方法中，任意是指该键第一次按后，进入该状态，再次按键后退出该状态。

时间设置：按“菜单”键进入设置状态，LED只显示正常时间的小时，按“”、“”键调整数值，按“”、“”键可在闹铃与正常时间之间移动。任意时刻再次按“菜单”键退出设置。

闹铃设置：闹铃时间在时间设置中进行。闹铃允许和取消可在任意时刻按“静音”键。显示开关：可在任意时刻按“显示”键开启和关闭显示器。

初始化：在按“菜单”键进入设置状态后任意时刻按“日历”键，初始化后的时间为：“2002年1月1日12：00：00”。

四、结束语

在该系统设计中，采用AT89C2051、达拉斯公司的DS1302实时时钟芯片和遥控器来控制使得硬件成本降低，时间稳定且精度高，软件编写相对简单，用户使用方便，对各种万年历和数字钟的设计具有指导和参考意义。

参考文献：

[1]茹国宝.单片机原理与应用实验指导书.武汉大学出版社,2009

[2]赵建领.51单片机开发与应用技术详解.电子工业出版社,2009

[3]李建华.实用遥控器原理与制作.人民邮电出版社,1996

作者简介：宋剑英（1969-），女，山东青岛人，青岛职业技术学院讲师，研究方向：电子测量及仪器。