時(shí)鐘系統(tǒng)采用高性能的DS12C887 時(shí)鐘芯片，該芯片功能豐富，使用簡(jiǎn)單，是一款高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片;其可以自動(dòng)產(chǎn)生世紀(jì)、年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，具有閏年補(bǔ)償及鬧鐘(定時(shí))功能，并且內(nèi)部自帶有鋰電池，外部掉電時(shí)，仍可維持時(shí)鐘準(zhǔn)確，其內(nèi)部時(shí)間信息能夠保持10 年之久;外部系統(tǒng)斷電后，用戶無(wú)需重新設(shè)定時(shí)間。
DS12C887 時(shí)鐘芯片有兩種總線工作模式，即Motorola 和Intel 模式。本設(shè)計(jì)選用Intel模式，即將芯片第一引腳MOT 接GND.同時(shí)，時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)置為24 小時(shí)模式，寄存器存儲(chǔ)模式選為二進(jìn)制格式。P0.0~P0.7 連接其地址數(shù)據(jù)復(fù)用端口AD0~AD7.P2.0~P2.3 分別連接芯片片選端CS、地址選通輸入端AS、讀/寫輸入端R/W 與數(shù)據(jù)選擇端DS.
P3.2 連接中斷請(qǐng)求輸出端IRQ,用于處理鬧鐘中斷。該時(shí)鐘接口電路如圖5 所示。
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圖5 時(shí)鐘系統(tǒng)電路圖
1.4 液晶顯示系統(tǒng)
顯示系統(tǒng)采用1602 字符型液晶。該液晶可顯示兩行，每行顯示16 個(gè)字符;且體積小、能耗低、操作簡(jiǎn)單;適合于本設(shè)計(jì)所需數(shù)字、英文字母以及特殊符號(hào)的顯示要求。通過(guò)單片機(jī)控制1602 液晶實(shí)現(xiàn)首行年、月、日、星期顯示，第二行時(shí)、分、秒以及環(huán)境溫度顯示。
本系統(tǒng) 1602 液晶采用并行操作方式，P0.0~P0.7 通過(guò)借助10K 的上拉電阻連接其數(shù)據(jù)端口DB0~DB7,P0 口同時(shí)也連接著DS12C887 的數(shù)據(jù)地址端口，由于各自片選信號(hào)不同，選中時(shí)操作對(duì)應(yīng)芯片將不會(huì)造成操作沖突。P2.5~P2.6 分別連接1602液晶的使能端E、讀/寫選擇端RW、數(shù)據(jù)/命令選擇端RS.第3 引腳為液晶顯示對(duì)比度調(diào)節(jié)端，通過(guò)10K 滑動(dòng)變阻器接地，用于調(diào)節(jié)液晶的顯示亮度。第15 管腳背光源正極BLA通過(guò)10 歐電阻接地，第16 管腳背光源負(fù)極BLK 接地。該液晶接口電路如圖6 所示。
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圖6 液晶系統(tǒng)電路圖
1.5 溫度檢測(cè)系統(tǒng)
溫度檢測(cè)系統(tǒng)選用DALLAS 公司"一線總線"接口的數(shù)字溫度傳感器DS18B20,該傳感器具有微型化、低功耗、高性能等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)處理，測(cè)溫范圍為-55~125℃，最高分辨率可達(dá)0.0625℃。DS18B20 共有三個(gè)引腳電源正VCC、電源負(fù)GND 和信號(hào)輸入輸出口DQ.R3 為4.7K 的上拉電阻，用于保證單片機(jī)與DS18B20 通訊時(shí)高低電平準(zhǔn)確的被單片機(jī)機(jī)和DS18B20 識(shí)別。單片機(jī)P3.0 口通過(guò)R3 連接DQ 端口實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集處理，并通過(guò)液晶屏實(shí)時(shí)顯示。溫度檢測(cè)電路如圖7 所示。
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圖7 溫度檢測(cè)電路圖
1.6 蜂鳴系統(tǒng)
蜂鳴系統(tǒng)用于產(chǎn)生鬧鐘報(bào)警聲以及按鍵提示音。由單片機(jī)P2.4 口控制PNP 三極管9012的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂鳴器聲音控制;通過(guò)延遲函數(shù)實(shí)現(xiàn)蜂鳴報(bào)警聲的長(zhǎng)短音控制，長(zhǎng)音'滴'用于鬧鐘鈴聲，短音'滴'用于按鍵提示音。蜂鳴系統(tǒng)電路如圖8 所示。
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圖8 蜂鳴系統(tǒng)電路圖
1.7 按鍵系統(tǒng)
按鍵控制系統(tǒng)由S2~S5 五個(gè)按鍵組成，分別為S2 時(shí)間設(shè)置鍵、S3 數(shù)值增大鍵、S4 數(shù)值減小鍵、S5 鬧鐘設(shè)置鍵以及S6 亮度調(diào)節(jié)鍵。S2 用于選擇需要調(diào)整的時(shí)間日歷以及鬧鐘參數(shù)，并作為時(shí)間日歷參數(shù)的存儲(chǔ)確認(rèn)鍵。S3 與S4 用于調(diào)整被選參數(shù)值的大小。S5 用于鬧鐘查看與存儲(chǔ)確認(rèn)鍵。S6 用于LED 燈光10 級(jí)亮度的調(diào)節(jié)鍵。按鍵系統(tǒng)電路如圖9 所示。
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圖9 按鍵系統(tǒng)電路圖
1.8 電源系統(tǒng)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大功率約1.6W,可采用電池或穩(wěn)壓電源多種方式供電。由于系統(tǒng)光源采用20 只LED 燈珠并聯(lián)組成，所以LED 恒流驅(qū)動(dòng)芯片PT4115 供電電源在6~30V 電壓范圍內(nèi)均可使LED 燈正常使用。但單片機(jī)供電系統(tǒng)采用三端穩(wěn)壓芯片7805,該線性穩(wěn)壓芯片正常工作輸入電壓與輸出電壓差值應(yīng)至少高于2V,若差值過(guò)大會(huì)增加額外功耗。因此，本系統(tǒng)宜選用2 節(jié)4.2V 鋰電池或9V 的穩(wěn)壓電源方式供電。同時(shí)，本文LED 恒流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔靈活，可根據(jù)用戶需求適當(dāng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)，即可擴(kuò)展LED 照明功率，最大可至10W左右。