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摘要： 随着信息产业的高速发展，家用设备日益趋向于便捷、智能化与集成化，除基本功能外，人们对产品趣味性、创新性的要求也越来越高，市场需要更加多彩、有趣的产品。为此，研究一款基于单片机的电子钟的构想及实现。
该构想采用单片机作为中央处理芯片，以传感、远程控制、显示、语音作为外围模块，具有远程设置时间、闹钟功能，语音录制与播放，显示温度、湿度，彩色霓虹灯表示星期，表情代表天气变化，节日播报音乐等一系列的功能，实现了便利化、智能化、人性化和趣味性的统一，并给出具体的实现方法。
关键词： 单片机；远程遥控；语音；传感
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310064－01
随着生活水平的不断提高，高速信息发展使智能控制技术日益成熟，即更加智能化、集成化。基于此，各种多功能家用电器应运而生，极大的便利了人们，但对于电子闹钟来说，人们对生活质量要求的提高使功能单一、古板的传统闹钟已不能满足人们的需求，出现了以下问题：1）床头电子闹钟只有显示时间、定时等单一功能，不能了解周围温度、湿度、日期等信息；2）虽然现有温度计、湿度计、记事本等能完成此功能，但是其产品单一、分散，不易管理。为了满足人们人们日益增长的多元化需求，本文构想了一款多功能电子钟，它集时钟、温度计、湿度计、记事本等为一体的便捷式彩虹闹钟，更为便捷、集成化。
1 电子钟的功能构想
整个系统具有以下功能：1）显示：时间（时分秒）、日期、温湿度、是否闹钟和计时；2）不同颜色二极管显示星期；3）显示表情（节日、天气）；4）设定时间；5）设置录音记事本和闹钟；6）掉电保护数据（时间、日期、闹钟以及语音记事设置）。
2 电子钟的具体实现
2.1 系统原理。MCU控制系统，提供EEPROM存储程序信息，掉电之后依然能保存部分设定信息，同时接受、处理、发送其它模块的命令。
时钟、传感器独立运行，单片机从中读取数据，根据编程实现万年历的算法，实现日历的计时，将时间、日期、温湿度等信息在LCD上显示，实现良好的人机互动界面。
MCU根据对星期的判断写不同数据控制二极管发光，综合温湿度数据，在程序中写入判断的算法调用EEPROM中不同数组来实现点阵显示对应的表情，如果检测到该天还是规定的节假日，通过实时改变调用的数组数据实现天气表情与节日表情的切换。
遥控部分分为遥控接受和遥控发射部分，遥控接受部分采用LT0038一体化红外接收头，接受遥控信号并处理然后将接收到的代码传送到主控芯片，遥控发射部分采用长虹牌C1851K型彩电遥控器，并直接利用它的按键代码代替传统的按键，实现外部设置、调整等操作。
采用集成的语音芯片，检测到调用命令式进入语音设置模块，打开录音模式并进行录音，时钟到达设定时间时自动播放录音记事本。同时也对语音部分外界独立按键按，实现直接录音、播放、下一段、删除等功能。通过IO口赋值给扬声器输入代码，不断改变频率，使之发出连续音乐声，检测到闹钟功能是开时打开该IO口进行闹铃。
2.2 系统硬件。本系统主要由中央处理模块（HT46F49E）、时钟模块（DS1302）、传感模块（DH11）、遥控（红外控）、显示模块（12864等）以及语音模块（ISD1760）等几部分组成。其中，显示模块电路分别如图1、2所示：
语音电路实现记事和提醒功能，采用了ISD1760芯片，实现人性化的语音输入、输出来实现，简单方便。操作者可以通过遥控器或按键进行录音记事和设置相应的提醒时间。同时也可设定提醒功能的开启与关闭。
时钟电路部分为了保证时钟的可靠性，可以进行掉电保护，接上备用电源，即在系统掉电的情况下亦可以保护时钟数据正常，克服了每次开系统都要重新设置的缺陷。
2.3 软件部分。使用模块化的程序设计思想，主程序通过调用子程序以实现各部分功能。先进行软件的总体设计，将软件分为多个功能模块，然后进行各功能模块设计，各功能模块都调试通过后，将它们根据总体设计的主函数流程组合起来成为最终的应用软件。各程序模块说明如下：
显示子程序：MCU从DS1302中读取当前时间，显示当前时间、日期等，并通过算法求出当前农历日期，并送显示，动态更新星期，并送入74LS164中驱动不同发光二极管亮。
新历转农历子程序：根据新历年月日从农历数据表中取数据，读取当年春节所在的新历的月日，然后算出春节距元旦的天数N1。根据新历月日读取新历表中的数据，算出当前日期距元旦的天数N2。如果N2>N1，当前日期在春节后，则农历年就是当前新历年所对应的年；然后根据N1、N2算出当期日期距春节的天数N3，并从农历表中取出当年农历闰月月份，不闰月则为零。然后从农历表取月份大小数据，月大为30，月小为39，从一月开始，判断N3是否大于该月天数，如果大于，则N3减去该月天数，月数加一，继续取下月，一直到N3小于月天数，则农历月就为当月，日就为N3；如果N2 星期算法子程序：根据新历年从星期表中取出当年元旦的星期N1，然后更具月日算出当前日期距元旦的天数N2，然后N2加上N1，然后N2除以七取余，余数即为星期，如果余数为零则为星期日。
温湿度及红外子程序：单片机控制硬件电路的模式控制端口，改变其电平来实现对温湿度、红外模式的切换，接收数据完毕，置位数据接收标志位。判断标志位，并作出相应判断。
点阵显示子程序：湿度数据与湿度门限值作比较，判断天气，根据天气调用不同的表情数据，并送点阵显示，如湿度小于50，显示晴天表情。与此同时，判断是否有节假日等，如果有，则节假日表情和天气调情交替显示。
语音子程序：当判断录音键被按下后，先清除原有语音，再进入录音操作中。再按下录音键，录音停止。调用显示程序设置时间，当实际时间与设定时间相同时，则拉低语音模块的播放电平，实现播放功能。
闹铃模块子程序：当闹铃按键被按下后，进入闹铃设置子程序，通过遥控器上的1-9数字设置时间，设置标志位判断是否开启闹钟，当实际时间与设定时间相同时，则驱动蜂鸣器发出音乐。
参考文献：
[1]王毓银，数字电路逻辑设计，北京：高等教育出版社，2002.1.
[2]童诗白，模拟电子技术基础，北京：高等教育出版社，2003.4.
该构想采用单片机作为中央处理芯片，以传感、远程控制、显示、语音作为外围模块，具有远程设置时间、闹钟功能，语音录制与播放，显示温度、湿度，彩色霓虹灯表示星期，表情代表天气变化，节日播报音乐等一系列的功能，实现了便利化、智能化、人性化和趣味性的统一，并给出具体的实现方法。
关键词： 单片机；远程遥控；语音；传感
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310064－01
随着生活水平的不断提高，高速信息发展使智能控制技术日益成熟，即更加智能化、集成化。基于此，各种多功能家用电器应运而生，极大的便利了人们，但对于电子闹钟来说，人们对生活质量要求的提高使功能单一、古板的传统闹钟已不能满足人们的需求，出现了以下问题：1）床头电子闹钟只有显示时间、定时等单一功能，不能了解周围温度、湿度、日期等信息；2）虽然现有温度计、湿度计、记事本等能完成此功能，但是其产品单一、分散，不易管理。为了满足人们人们日益增长的多元化需求，本文构想了一款多功能电子钟，它集时钟、温度计、湿度计、记事本等为一体的便捷式彩虹闹钟，更为便捷、集成化。
1 电子钟的功能构想
整个系统具有以下功能：1）显示：时间（时分秒）、日期、温湿度、是否闹钟和计时；2）不同颜色二极管显示星期；3）显示表情（节日、天气）；4）设定时间；5）设置录音记事本和闹钟；6）掉电保护数据（时间、日期、闹钟以及语音记事设置）。
2 电子钟的具体实现
2.1 系统原理。MCU控制系统，提供EEPROM存储程序信息，掉电之后依然能保存部分设定信息，同时接受、处理、发送其它模块的命令。
时钟、传感器独立运行，单片机从中读取数据，根据编程实现万年历的算法，实现日历的计时，将时间、日期、温湿度等信息在LCD上显示，实现良好的人机互动界面。
MCU根据对星期的判断写不同数据控制二极管发光，综合温湿度数据，在程序中写入判断的算法调用EEPROM中不同数组来实现点阵显示对应的表情，如果检测到该天还是规定的节假日，通过实时改变调用的数组数据实现天气表情与节日表情的切换。
遥控部分分为遥控接受和遥控发射部分，遥控接受部分采用LT0038一体化红外接收头，接受遥控信号并处理然后将接收到的代码传送到主控芯片，遥控发射部分采用长虹牌C1851K型彩电遥控器，并直接利用它的按键代码代替传统的按键，实现外部设置、调整等操作。
采用集成的语音芯片，检测到调用命令式进入语音设置模块，打开录音模式并进行录音，时钟到达设定时间时自动播放录音记事本。同时也对语音部分外界独立按键按，实现直接录音、播放、下一段、删除等功能。通过IO口赋值给扬声器输入代码，不断改变频率，使之发出连续音乐声，检测到闹钟功能是开时打开该IO口进行闹铃。
2.2 系统硬件。本系统主要由中央处理模块（HT46F49E）、时钟模块（DS1302）、传感模块（DH11）、遥控（红外控）、显示模块（12864等）以及语音模块（ISD1760）等几部分组成。其中，显示模块电路分别如图1、2所示：
语音电路实现记事和提醒功能，采用了ISD1760芯片，实现人性化的语音输入、输出来实现，简单方便。操作者可以通过遥控器或按键进行录音记事和设置相应的提醒时间。同时也可设定提醒功能的开启与关闭。
时钟电路部分为了保证时钟的可靠性，可以进行掉电保护，接上备用电源，即在系统掉电的情况下亦可以保护时钟数据正常，克服了每次开系统都要重新设置的缺陷。
2.3 软件部分。使用模块化的程序设计思想，主程序通过调用子程序以实现各部分功能。先进行软件的总体设计，将软件分为多个功能模块，然后进行各功能模块设计，各功能模块都调试通过后，将它们根据总体设计的主函数流程组合起来成为最终的应用软件。各程序模块说明如下：
显示子程序：MCU从DS1302中读取当前时间，显示当前时间、日期等，并通过算法求出当前农历日期，并送显示，动态更新星期，并送入74LS164中驱动不同发光二极管亮。
新历转农历子程序：根据新历年月日从农历数据表中取数据，读取当年春节所在的新历的月日，然后算出春节距元旦的天数N1。根据新历月日读取新历表中的数据，算出当前日期距元旦的天数N2。如果N2>N1，当前日期在春节后，则农历年就是当前新历年所对应的年；然后根据N1、N2算出当期日期距春节的天数N3，并从农历表中取出当年农历闰月月份，不闰月则为零。然后从农历表取月份大小数据，月大为30，月小为39，从一月开始，判断N3是否大于该月天数，如果大于，则N3减去该月天数，月数加一，继续取下月，一直到N3小于月天数，则农历月就为当月，日就为N3；如果N2
温湿度及红外子程序：单片机控制硬件电路的模式控制端口，改变其电平来实现对温湿度、红外模式的切换，接收数据完毕，置位数据接收标志位。判断标志位，并作出相应判断。
点阵显示子程序：湿度数据与湿度门限值作比较，判断天气，根据天气调用不同的表情数据，并送点阵显示，如湿度小于50，显示晴天表情。与此同时，判断是否有节假日等，如果有，则节假日表情和天气调情交替显示。
语音子程序：当判断录音键被按下后，先清除原有语音，再进入录音操作中。再按下录音键，录音停止。调用显示程序设置时间，当实际时间与设定时间相同时，则拉低语音模块的播放电平，实现播放功能。
闹铃模块子程序：当闹铃按键被按下后，进入闹铃设置子程序，通过遥控器上的1-9数字设置时间，设置标志位判断是否开启闹钟，当实际时间与设定时间相同时，则驱动蜂鸣器发出音乐。
参考文献：
[1]王毓银，数字电路逻辑设计，北京：高等教育出版社，2002.1.
[2]童诗白，模拟电子技术基础，北京：高等教育出版社，2003.4.