| 标题 | 基于单片机的智能万年历的设计 |
| 范文 | 王成 【摘 要】随着科技的进步，时钟由原始的水滴式发展到机械式，进而发展到如今的电子式时钟，同时电子式时钟也在逐渐发展到现在的多功能智能万年历。时钟的不断进步，给人们的生产生活带来了极大的便利。论文描述了一种基于单片机的智能万年历的设计方案，并进行了实物的制作与测试，达到了万年历智能化的目的。该万年历结构简单、稳定性高、走时误差小、维护方便。 【Abstract】With the progress of science and technology， the clock is developed from the original droplet to the mechanical， developed to today's electronic clock， and the electronic clock gradually developed into the current multi-functional intelligent calendar.The progress of clock has brought great convenience to people's production and life.This paper describes a design scheme of intelligent perpetual calendar based on MCU， intelligent perpetual calendar， carries out the production and testing of the object， and achieves the purpose of intelligent calendar.This calendar has the advantages of simple structure， high stability， small error， and convenient maintenance. 【關键词】万年历；单片机控制；智能化 【Keywords】 calendar；MCU；intelligent 【中图分类号】TN216 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0167-02 1 引言 如今快节奏的生活方式，使得人们对时间观念越来越重视，使得万年历愈发受到人们的重视，已经是人们生活中不可缺少的一类电子产品，它广泛应用于家庭、学校、医院、公司、工厂、车站、机场、影院等场所。一款性能优良的万年历不仅可以精准走时、早上准时提醒你起床，还能给你预报当天天气情况和当天的备忘录等等。 本智能万年历由此为出发点，依托时间芯片、语音芯片、电源管理模块、显示模块、WiFi模块、温湿度传感器、单片机系统，协同工作共同组建一个智能万年历。该万年历克服了传统万年历需要人工调时的局限性，弥补了万年历功能不全的缺陷，实现了万年历的智能化[1-2]。 2 系统方案设计 整个系统由DHT12温湿度模块、DS1302时钟模块、OLED显示屏、语音模块、电源管理模块、ESP8266WiFi模块和STC15W408AS单片机最小系统等模块组成。系统框架图如图1所示。 3 硬件设计 3.1 电源管理模块 电源管理模块由TP4056芯片与BL8530芯片组成，万年历电源由锂电池供电，其中TP4056芯片负责通过USB给锂电池恒流恒压充电，BL8530芯片负责将锂电池升压到5V给万年历的各个模块供电，同时通过单片机的AD接口检测电池电压，进而估算电池剩余电量。当电量不足时，万年历通过WiFi模块向客户端发送电量不足的警示，同时万年历自动进入掉电模式，防止锂电池因过度放电而损坏；若电量充足，万年历向客户端发送剩余电量值和预估使用时间。 3.2 单片机最小系统 此次设计的万年历采用的主控芯片是STC15W408AS，是STC公司推出的新一代微处理器，具有高速、低功耗、高稳定性、内置功能强大的优点。 3.3 ESP8266Wi-Fi模块 ESP8266是一个完整且自成体系的Wi-Fi网络解决方案，其高度片内集成：天线、稳压器及电源管理组件、TR开关、功率放大器、匹配网络、PLL、温度传感器、32位低功耗CPU、LNA等。具有性价比高、功耗低、工作稳定、使用灵活方便等特点。 3.4 DS1302时钟模块 目前市场上专用时钟芯片的种类非常多，其中DS1302是目前应用的最广泛的时钟芯片之一。DS1302是一款性价比高、计时准确、功耗低、具备掉电走时功能和闰年补偿的可持续计时的时钟芯片。其通过3个控制口与单片机IO通信，程序编写简单。在此次设计中主要为万年历在无网络连接时可以本地走时，增加了万年历走时的准确性，保证系统的正常工作。 3.5 语音模块 语音模块采用SYN6288芯片为核心，辅以必要的硬件电路。SYN6288是由北京宇音天下科技有限公司在2010年初推出的性价比高、硬件电路简单、低功耗、音色圆润、效果更自然的一款中高端中文语音合成芯片，其通过UART通信方式与主控CPU通信，接收待合成的文本数据，实现文本到语音的转换。 3.6 DHT12温湿度模块 DHT12温湿度传感器是一款含已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，是DHT11的升级替换产品，相比之下DHT12拥有更低功耗、更小体积、更广的测量范围、更高的精度。DHT12共有4个引脚，分别为VDD、SDA、GND、SCL，具有单总线和标准IIC两种通信方式，可由用户自由选择：上电拉低SCL脚即为单总线通信方式，反之为IIC通信方式。 3.7 OLED显示屏模块 万年历因为采用锂电池供电，因此在显示模块的选择上面非常注重功耗与性能的平衡。相比传统显示屏，OLED显示屏的主动发光特性使得视觉可达170度，并且无需外接背光电路，因此能耗较低。显示模块采用基于IIC接口的0.96寸OLED显示屏，用于显示时间、温湿度、闹钟、天气、备忘录等信息。 4 软件设计 智能万年历因使用了多款芯片和传感器，因此需要在单片机中对每个芯片或者传感器的时序图编写相关程序，程序编写完成后，还需要进行编译与下载，在实际的运行过程中还有观察是否出现BUG，如果出现，需要及时改正，直至达到设计要求。 万年历程序的主要思想是单片机读取DHT12温湿度传感器的数据和电池电压电量信息，同时通过WiFi模块进行网络连接，如果能连接到网络，将进行与客户端的数据交换并将网络时间写入DS1302芯片中，以实时同步网络时间，若无法连接网络，将读取DS1302时钟数据作为本地时间。语音模块通过单片机串口将需要提醒的信息以语音的方式进行提醒，免去了用户需要通过显示屏来翻看详细信息的麻烦。OLED显示屏同时显示相应信息，也便用户快速查看简易信息。 5 结语 智能万年历在实际的测试与使用过程中体现出较强的功能与实用性。在有无网络连接的环境下均能精确走时，但在有网络连接环境下可以充分发挥其全部的功能，同时通过网络也可以与智能家居系统连接，具有很强的开展性和灵活性。该电路设计新颖、功能强大、结构简单等优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场应用前景。 【参考文献】 【1】王世华.基于单片机的火炮装药温度实时测量装置设计[D].南京：南京理工大学，2007. 【2】滕振芳，张昆.基于单片机的电子万年历的设计[J].价值工程，2010，29（6）：63-63. |
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