智能唤醒时钟控制系统设计
摘 要本次毕业设计最终实现了一款智能唤醒时钟，使用了享誉盛名的STC89C51单片机来作为控制器，通过STC89C51单片机最小系统电路、LCD1602显示电路、DS18B20温度传感器电路、闹钟电路、DS1302时钟芯片电路和等电路的设计，完美的完成了点阵显示、高精度的温度检测、蜂鸣式闹钟、计时并且能够对周围环境人体信号的检测从而自动启闭万年历的显示，通过多方面的测试，这款系统无论是在硬件系统上还是软件程序上都可以流畅运行，尤其是程序，通过专业软件的测试知道它的底层的运行效率极高。在进行系统硬件设计时，考虑到为能够将系统的价格、功率消耗和系统外形体积开销降到最小，因此把一切无用以及可有可无的功能电路和元件进行裁剪，在软件上将使用不到的变量以及函数进行屏蔽，使软件代码量能够实现大幅度压缩，极大的提升程序运行的流畅性。验证环节中对智能唤醒万年历控制系统的设计成果进行了逐个测试，通过测试结果信号的清楚显示，反映出了本系统含有极高的实用性和推广潜力。
目录
一、 引言 1
（一） 智能唤醒时钟的发展背景 1
（二） 智能唤醒时钟的发展现状 2
（三） 主要内容 2
1. 设计内容 2
2. 实现功能 2
二、 智能唤醒时钟的方案设计 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 智能唤醒时钟的主控电路设计 5
（二） 万年历液晶显示电路设计 5
1. LCD1602液晶屏模块简介 5
2. LCD1602液晶屏电路设计 6
（三） 环境温度检测电路设计 6
1. DS18B20温度传感器简介 6
2. DS18B20温度传感器电路设计 7
（四） 闹钟电路设计 7
（五） 时间基准电路设计 8
1. DS1302实时时钟芯片简介 8
2. DS1302时钟芯片驱动电路设计 8
（六） 人体检测电路设计 9
1. 热释电红外传感器简介 9
2. 热释电红外传感器电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 智能唤醒时钟的主程序流程设计 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
（二） DS18B20温度传感器驱动子程序设计 11
（三） 闹钟子程序设计 12
（四） DS1302实时时钟芯片子程序设计 13
（五） 人体检测子程序设计 14
五、 实物安装 15
总结与展望 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
一、引言
（一）智能唤醒万年历的发展背景
智能唤醒时钟系统的快速发展使得用户对数据处理和其他智能特性提出了愈发高的要求，而要实现这些近似苛刻的需求，关键的重点技术是提高其内部微处理器核心部分的性能，一些初期的智能唤醒时钟控制系统是以8位微处理器作为主控器件的，这种内核在单位时间中仅仅能够对8比特的二进制数据进行运算，这种运算性能相对如今大肆流行的32位机和64位机来说，可以说是小巫见大巫了，因此曾经在这种数据运算能力下，智能唤醒时钟系统仅能实现几项简要的效果。在最近短短一二十年时间中，传感器技术以及微处理器技术的快速发展给智能唤醒时钟控制系统的发展带来了新的篇章，智能识别、大数据快速运算等性能使智能唤醒时钟系统被重新定义，智能概念的光环开始笼罩着这类智能唤醒时钟控制系统，这些新型功能和强大的数据处理性能给使用者的生产生活带来了极大程度的方便，用户只要通过简易的操作就可实现前所未有的很多新型功能，这些新功能在以往的传统智能唤醒时钟控制系统中是没有办法看到的。
图11 万年历
近些年来32位内核生产技术的飞速发展使控制器进入了高速运算时代，这个技术的成熟无疑给智能唤醒时钟系统带来了上帝的福音，好似受了最强劲的加持，在数据运算性能上相比过去的8位机就提升了4倍，那么这给智能唤醒时钟系统的功能带来了不仅是目标上的增加，更加给控制系统赠予了更加流畅的运行效果。快速发展的经济在实质上是对人们生活的根本改变，该过程可以很好的反映在人们对智能唤醒时钟系统的见解上，过去人们仅仅满足在这款器件的几项简单功能，而在一切都完善之后，不同的用户对于智能唤醒时钟系统都有一套自己的见解，良好的人机交互界面、友好的数据交互接口和更加智能的工作方式在一定程度上迎合了使用者的常见喜爱。本课题的预期目标是一款高性价比智能唤醒万年历控制系统，但是并没有采用32位处理器来当作主控，只是选用STC89C51单片机来进行操控，仅是通过这种类型的8位单片机的处理，就已能够对很多现有产品进行改进了。
（二）智能唤醒时钟的发展现状
通过对中国知网上的期刊文献进行调研查阅，前段时间美国芝加哥大学一个与智能唤醒时钟控制系统相关的研究小组发布了一条公告，宣布他们最新推出了一款特殊用做完成智能唤醒时钟控制系统进行数据采集的高性价比智能传感器，这种类型的传感器集合了多种探头，通过该款传感模块的工作能够为系统提供多个上的采集数据并通过传感器内部主控器的处理，将这些数据进行整合和提取，将底层数据中有效的数据提取出来传入到信息层而且通过高速SPI接口送出，这款高性能传感模块的推出将标志着对智能唤醒时钟系统的研究又取得了一大进步。经过对电子器件市场上现存的智能唤醒时钟系统进行了一次完全调研后可以得出一个结论，与之相关的无论是半成品模块还是完整产品，国产与进口相互间的成本不在同一水平上，国产产品比进口产品的成本低好几个档次，通过现场询问以及提供的DataSheet查看后可以发现，在应用环境和大多数的参数精度上，国产产品要比进口产品的性能低，可想在智能唤醒时钟系统的重要技术上手方面，国内的生产厂家还没有走在时代的前列。
（三）主要内容
本文主要对一种智能唤醒时钟控制系统进行了研究和构建，选用了STC89C51单片机来作为这个电子系统的主控器件并结合其它的必要电路完成了其全部功效和功能，下列为本课题所要构建的内容和指标。
设计内容
1）配置液晶显示电路，实现参数的显示功能；
2）配置温度传感器电路，通过DS18B20模块实现对周围温度的采集并转换成数字信号送入单片机；
3）设计有源蜂鸣器电路，实现对智能唤醒万年历系统的闹钟功能；
4）配置实时时钟电路，通过该电路的工作为智能唤醒时钟系统提供准确无误的计时信息
5）设计热式电红外传感器电路，实现对周围人体信号的检测；
实现功能
1）能够对单片机输出的显示参数进行接收并将其显示在液晶屏幕上；
2）能够实现对智能唤醒时钟系统周围环境进行高精度的温度检测；
3）能够在蜂鸣器的配合下实现闹钟，并且系统能够灵活控制蜂鸣声的产生与关闭；
4）能够对北京时间进行计时，计时误差不高于1秒/24小时；
目录
一、 引言 1
（一） 智能唤醒时钟的发展背景 1
（二） 智能唤醒时钟的发展现状 2
（三） 主要内容 2
1. 设计内容 2
2. 实现功能 2
二、 智能唤醒时钟的方案设计 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 智能唤醒时钟的主控电路设计 5
（二） 万年历液晶显示电路设计 5
1. LCD1602液晶屏模块简介 5
2. LCD1602液晶屏电路设计 6
（三） 环境温度检测电路设计 6
1. DS18B20温度传感器简介 6
2. DS18B20温度传感器电路设计 7
（四） 闹钟电路设计 7
（五） 时间基准电路设计 8
1. DS1302实时时钟芯片简介 8
2. DS1302时钟芯片驱动电路设计 8
（六） 人体检测电路设计 9
1. 热释电红外传感器简介 9
2. 热释电红外传感器电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 智能唤醒时钟的主程序流程设计 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
（二） DS18B20温度传感器驱动子程序设计 11
（三） 闹钟子程序设计 12
（四） DS1302实时时钟芯片子程序设计 13
（五） 人体检测子程序设计 14
五、 实物安装 15
总结与展望 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
一、引言
（一）智能唤醒万年历的发展背景
智能唤醒时钟系统的快速发展使得用户对数据处理和其他智能特性提出了愈发高的要求，而要实现这些近似苛刻的需求，关键的重点技术是提高其内部微处理器核心部分的性能，一些初期的智能唤醒时钟控制系统是以8位微处理器作为主控器件的，这种内核在单位时间中仅仅能够对8比特的二进制数据进行运算，这种运算性能相对如今大肆流行的32位机和64位机来说，可以说是小巫见大巫了，因此曾经在这种数据运算能力下，智能唤醒时钟系统仅能实现几项简要的效果。在最近短短一二十年时间中，传感器技术以及微处理器技术的快速发展给智能唤醒时钟控制系统的发展带来了新的篇章，智能识别、大数据快速运算等性能使智能唤醒时钟系统被重新定义，智能概念的光环开始笼罩着这类智能唤醒时钟控制系统，这些新型功能和强大的数据处理性能给使用者的生产生活带来了极大程度的方便，用户只要通过简易的操作就可实现前所未有的很多新型功能，这些新功能在以往的传统智能唤醒时钟控制系统中是没有办法看到的。
图11 万年历
近些年来32位内核生产技术的飞速发展使控制器进入了高速运算时代，这个技术的成熟无疑给智能唤醒时钟系统带来了上帝的福音，好似受了最强劲的加持，在数据运算性能上相比过去的8位机就提升了4倍，那么这给智能唤醒时钟系统的功能带来了不仅是目标上的增加，更加给控制系统赠予了更加流畅的运行效果。快速发展的经济在实质上是对人们生活的根本改变，该过程可以很好的反映在人们对智能唤醒时钟系统的见解上，过去人们仅仅满足在这款器件的几项简单功能，而在一切都完善之后，不同的用户对于智能唤醒时钟系统都有一套自己的见解，良好的人机交互界面、友好的数据交互接口和更加智能的工作方式在一定程度上迎合了使用者的常见喜爱。本课题的预期目标是一款高性价比智能唤醒万年历控制系统，但是并没有采用32位处理器来当作主控，只是选用STC89C51单片机来进行操控，仅是通过这种类型的8位单片机的处理，就已能够对很多现有产品进行改进了。
（二）智能唤醒时钟的发展现状
通过对中国知网上的期刊文献进行调研查阅，前段时间美国芝加哥大学一个与智能唤醒时钟控制系统相关的研究小组发布了一条公告，宣布他们最新推出了一款特殊用做完成智能唤醒时钟控制系统进行数据采集的高性价比智能传感器，这种类型的传感器集合了多种探头，通过该款传感模块的工作能够为系统提供多个上的采集数据并通过传感器内部主控器的处理，将这些数据进行整合和提取，将底层数据中有效的数据提取出来传入到信息层而且通过高速SPI接口送出，这款高性能传感模块的推出将标志着对智能唤醒时钟系统的研究又取得了一大进步。经过对电子器件市场上现存的智能唤醒时钟系统进行了一次完全调研后可以得出一个结论，与之相关的无论是半成品模块还是完整产品，国产与进口相互间的成本不在同一水平上，国产产品比进口产品的成本低好几个档次，通过现场询问以及提供的DataSheet查看后可以发现，在应用环境和大多数的参数精度上，国产产品要比进口产品的性能低，可想在智能唤醒时钟系统的重要技术上手方面，国内的生产厂家还没有走在时代的前列。
（三）主要内容
本文主要对一种智能唤醒时钟控制系统进行了研究和构建，选用了STC89C51单片机来作为这个电子系统的主控器件并结合其它的必要电路完成了其全部功效和功能，下列为本课题所要构建的内容和指标。
设计内容
1）配置液晶显示电路，实现参数的显示功能；
2）配置温度传感器电路，通过DS18B20模块实现对周围温度的采集并转换成数字信号送入单片机；
3）设计有源蜂鸣器电路，实现对智能唤醒万年历系统的闹钟功能；
4）配置实时时钟电路，通过该电路的工作为智能唤醒时钟系统提供准确无误的计时信息
5）设计热式电红外传感器电路，实现对周围人体信号的检测；
实现功能
1）能够对单片机输出的显示参数进行接收并将其显示在液晶屏幕上；
2）能够实现对智能唤醒时钟系统周围环境进行高精度的温度检测；
3）能够在蜂鸣器的配合下实现闹钟，并且系统能够灵活控制蜂鸣声的产生与关闭；
4）能够对北京时间进行计时，计时误差不高于1秒/24小时；
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