可控数字电子钟

参赛队伍：韶关学院

摘  要

    本系统是基于5个模块：STC89C52RC为主控芯片的数字电子电路、STC12LE5410AD为主控芯片的LED时分显示、NRF24L01+无线传输模块、YS-SYN6288语音、DS18B20温度和DS1302时钟模块。STC89C52RC主控芯片用于驱动LCD12864显示屏和语音模块、温度和时钟模块；STC12LE5410AD主控芯片用于驱动时分显示器；NRF24L01+无线传输模块用于2块单片机芯片系统信号进行无线传输；YS-SYN6288语音、温度和时钟模块分别实现语音、温度、计时等功能，其中YS-SYN6288语音模块能发出真人声音和播放音乐是本设计的一大特色。

1 系统方案设计与论证

1.1主控芯片：

方案一:使用STM32作为主控芯片。

方案二:使用52单片机作为主控芯片。

虽然STM32的耗能比较低，但其价格相对52芯片相对显得高，而且52芯片也可以实现同样的功能，因此选择52芯片作为主控芯片。

1.2 LED时分显示器：

方案一：采用普通的LED点阵实现LED时分显示。方案二：采用平面旋转LED点阵来实现LED时分显示。

由于普通的LED点阵虽然能实现时分显示，但对于平面旋转LED点阵，普通的LED点阵制作和编程耗时耗力，并且其视觉效果大大不如平面旋转LED点阵，因此选择方案二。

1.3无线模块:

方案一:使用无线蓝牙模块HC-06 进行传输。

方案二:使用NRF24L041+无线模块进行传输。

因为NRF24L01+的性价比比无线蓝牙模块HC-06高，且实验室有NRF24L01+无线模块，因此选择方案二。

2 系统总体框图

系统总体框图如图1所示。STC89C52RC 和 STC12LE5410AD为主控芯片，利用时钟模块温度传感器产生温度和时间并通过LCD12864液晶显示屏显示，辅以按键控制实现时间、闹钟的设置，通过语音模块实现整点报时和闹钟功能。STC89C52RC 和 STC12LE5410AD之间通过无线传输模块NRF24L01+进行信息传输，STC12LE5410AD接收数据后在旋转LED进行时间的同步显示。

图1 系统总体框图

2 理论分析与参数计算

       1.DS18B20构成测温系统，测量的温度精度达到0.1度，测量的温度的范围在-20度到+100度之间,完全符合了温度误差不超过±1.

2. DS1302可在低电压下工作，工作电压为2.5~5.5，所以满足了项目中的3V供电。DS1302还有断点保持功能，提供的时间计时也比较精准，也满足了在精度要求不高的这个项目中。

3.NRF24L041+具有极低的电流消耗，使用NRF24L041+无线模块进行传输 ，传输距离可达30~50m，所以在5m的距离内进行传输，可使LED时分显示模块完全同步DS1302。

3 软件程序设计

   该设计软件采用C语言进行模块编写。STC89C52RC的总程序主要由传感器模块，键盘服务程序，无线传输程序，及显示服务子程序构成。STC12LE5410AD单片机主要由总程序无线传输程序，LED显示程序构成。STC89C52RC主程序流程图如图2所示，STC12LE5410AD单片机主程序如图3所示，图4按键处理流程图。

图2 STC89C52RC主程序流程图     

图3  STC12LE5410AD主程序流程图

图4 按键处理流程图

4 测试方案与测试结果

4.1 测试仪器及测试方案

4.1.1测试仪器

表1测试仪器

 4.1.2测试方案

        （1）采用温度计测量温度，并且测量3次。

（2）采用精确计时器和卷尺分别测量时间和无线通信需要的距离，而且每组测量3次。

4.2 测试数据

（1）基础部分（无线通信在2米时）

（2）发挥部分（无线通信在6米时）

（3）其他部分

    本设计的一大创新之处是，YS-SYN6288语音模块能发出真人声音和播放音乐是本设计的一大特色。

4.3 测试结果分析

对上述测量数据进行分析计算可知，在无线通信2米和6米时，温度的误差不超过±1℃，但时间存在一定的误差，主要的原因在于LED时分显示精确度不高，分位只能显示5的倍数的时间，使读数产生一定的误差。

5 结束语

   本系统是基于数字电子钟，不但能显示时间，也能显示温度，还能进行语音整点报时和无线通信。制作的数字电子钟完全符合了项目的要求，而且通过这次项目的制作，最重要的是大家能学到很多知识，提高了团队的合作能力和动手能力。

视频地址：http://v.youku.com/v_show/id_XMTUyNDQ2NTk5Ng==.html