摘要：电子数字钟的应用十分广泛，红外线数字钟是一种单片机技术，不仅实现时、分、秒年、月、日计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命， 因此得到了广泛的使用；而且使用万能遥控器更易于人们对数字钟进行控制。
关键词：红外遥控；家电；智能数字钟；设计
引言：数字钟是我们生产和生活中不可或缺的计时工具，被广泛的应用。传统的数字钟系统，大多是用数字电路芯片或单片机来实现，具有硬件电路复杂、扩展性能差、不方便移植等缺点，因此，不利于系统的更新。
1、硬件电路设计
1.1DS1302实时时钟芯片介绍及接线图
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。Vcc1：主电源；Vcc2：备份电源；当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2<vcc1时，由vcc1向ds1302供电。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。
1.2应用电路设计
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：GND：电源地；VCC：电源+5V；OUT：数据输出管脚。
1.3LED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。
1.4CPU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。
2、软件设计
软件部分的重点是对DS1302的操作以及红外遥控的解码。
2.1对DS1302的操作
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。
2.2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。
3、红外接收模块、遥控模块
3.1VS-1838b 红外一体化接收头简介
红外发射模块，采用万能遥控器，发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号。红外接收模块，使用3个引脚的VS_ 1838b红外一体化接收头，38khz接收频率，一体化红外线接收头将红外发光二极管，低噪音放大器，限幅器，带通滤波器，解调器，，以及整形驱动电路等集成在一起。接收头输出的是解调后的数据信号，红外信号经接收头解调后，数据“0”和“1”的区别通常体现在高低电平的时间长短或信号周期上，单片机解码时，通常将接收头输出脚连接到单片机的外部中断，结合定时器判断外部中断间隔的时间从而获取数据。重点是找到数据“0”与“1”间的波形差别。一体化红外线接收头体积小，灵敏度高，外接元件少，抗干扰能力强，使用十分方便。红外编码按编码分类，主要分为NEC码和RC5码。本设计使用遥控编码为NEC码。
数据帧结构组成：
3.2程序设计
主程序流程如下图所示：
结束语
综上所述，红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。因此外线遥控也成为了目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。
参考文献：
[1]宋剑英.红外遥控智能数字钟的设计[J].计算机光盘软件与应用，2010.
[2]王洪丽.基于单片机的智能数字钟系统的设计与研究[J].中国新技术新产品，2012.
论文作者:张董华,余远昌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/12
标签：数据论文; 寄存器论文; 时钟论文; 闹铃论文; 操作论文; 单片机论文; 电源论文; 《基层建设》2018年第22期论文;