CN104361803A - 一种基于万年历温湿度计单片机教学实训系统 - Google Patents

一种基于万年历温湿度计单片机教学实训系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于万年历温湿度计单片机教学实训系统,包括单片机、系统时钟模块、温湿度传感器模块、按键输入模块、通信接口模块、日历时钟模块、数码显示模块、显示驱动模块、报警闹铃模块及PC机，教学实训系统还包括PCB实验板，单片机、系统时钟模块、日历时钟模块、温湿度传感器模块、按键输入模块、通信接口模块、数码显示模块、显示驱动模块及报警闹铃模块焊接在PCB实验板上。本发明所述单片机精度高，可靠性好，经济实用，成本低，省去了复杂的仿真器和编程器，不仅用于日常生活，也作为单片机实训教学的项目套件；学生根据PCB实验板上原器件标号和属性值将对应的元器件插接好后焊接，锻炼学生的产品制作和软硬件研发能力。

Description

一种基于万年历温湿度计单片机教学实训系统
技术领域
本发明涉及一种基于万年历温湿度计单片机教学实训系统，属于微型计算机技术领域。
背景技术
LED数码显示万年历由于不受白昼影响限制，广泛应用于日常生活的各个行业。为了降低成本，现代LED数码万年历向着专用芯片的方向发展，即日期、时间、温度、湿度、显示驱动集成在一块芯片上，从而减化生产工艺，缩短生产周期。现今的数字万年历系统具有体积小、耗电少、计时准确、性能稳定、维护方便、走时准确、携带方便等优点。
但专用时钟芯片由于其技术的保密性，程序的不公开性，不可能用于教学，更不可能作为微型计算机教学项目。目前市场上针对单片机项目的实训套件还不完善，主要缺点是不能实现真正意义上的产品，学生实训制作完成后的产品多数是半成品，或是精度不高，或是定时不准，没有实用价值。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于万年历温湿度计单片机教学实训系统；
本发明采用STC89C52单片机，STC89C52单片机是教学中使用最多的一种单片机，其价格低，兼容89C51单片机；本发明采用SH10温湿度传感器作为环境温度、湿度感应模块，对环境温度、湿度的变化做出实时检测；本发明采用型号为DS1302的日历时钟模块，对年、月、日、周日、时、分、秒自动计时，具有闰年补偿等多种功能，使用寿命长，误差小。
本发明的技术方案为：
一种基于万年历温湿度计单片机教学实训系统,包括单片机、系统时钟模块、温湿度传感器模块、按键输入模块、通信接口模块、日历时钟模块、数码显示模块、显示驱动模块、报警闹铃模块及PC机，所述系统时钟模块、所述温湿度传感器模块、所述按键输入模块、所述通信接口模块、所述日历时钟模块、所述显示驱动模块、所述报警闹铃模块分别连接所述单片机，所述显示驱动模块连接所述数码显示模块，所述PC机连接所述通信接口模块，所述教学实训系统还包括PCB实验板，所述单片机、所述系统时钟模块、所述日历时钟模块、所述温湿度传感器模块、所述按键输入模块、所述通信接口模块、所述数码显示模块、所述显示驱动模块及所述报警闹铃模块焊接在所述PCB实验板上。
根据本发明优选的，所述PC机通过所述通信接口模块将程序下载至所述单片机；所述单片机通过所述通信接口模块将运行数据传给所述PC机，观察单片机运行状态，进行调试；所述系统时钟模块用于为整个所述教学实训系统提供节拍时钟，有序协调所述各个模块之间的信息交换；所述温湿度传感器模块用于采集环境温度、湿度，所述温度测量范围为-40～123.8℃，14位分辨率，所述湿度测量范围0～100％RH，12位分辨率；所述按键输入模块用于年、月、日、时、分、秒的调整，闹铃的时、分设置；所述通信接口模块用于PC机与单片机之间通信信号电平的转换，在不同信号电平之间进行信息传递，实现PC机与单片机之间的联机通信或程序下载；所述日历时钟模块用于实现年、月、日、时、分、秒自动计时；所述显示驱动模块用于将所述单片机发送的数字信号解码后驱动数码管显示，以使数码管获得充足的电流供应，所述数字信号包括日历、时间、温湿度；所述报警闹铃模块用于整点报时或按设定值进行闹铃提醒；所述PC机用于源程序编辑、调试或通过测试程序检查、测试各个模块；所述数码显示模块用于显示阳历的年、月、日、阴历的月、日以及时、分、秒、星期、温度、湿度、露点。
根据本发明优选的，所述单片机的型号为STC89C52；所述系统时钟模块包括11.0592MHz石英晶振及30pF瓷片电容；所述温湿度传感器模块的型号为SHT10；所述按键输入模块为6x6x5mm微动4脚独立按键；所述通信接口模块为MAX232串行通信接口；所述日历时钟模块的型号为DS1302；所述数码显示模块为0.5寸共阴8段数码管；所述显示驱动模块为串行LED驱动芯片MAX7219；所述报警闹铃模块包括9015三极管及5V有源蜂鸣器；所述PC机为台式电脑或笔记本电脑。
根据本发明优选的，所述单片机通过XTAL1、XTAL2引线脚连接所述系统时钟模块；所述单片机通过P1.4、P1.5引线脚连接所述温湿度传感器模块；所述单片机通过P1.3、P1.7、P3.4、P3.5、P3.6引线脚连接所述按键输入模块；所述单片机通过P3.0、P3.1引线脚连接所述通信接口模块；所述单片机通过P1.0、P1.1、P1.2引线脚连接所述日历时钟模块；所述单片机通过P3.2、P3.3、P3.7引线脚连接所述显示驱动模块；所述单片机通过P2.4引线脚连接所述报警闹铃模块。
根据本发明优选的，所述台式电脑通过3线串口线与所述通信接口模块连接，所述笔记本电脑通过USB转串口线与所述通信接口模块连接。
根据本发明优选的，所述日历时钟模块内部集成涓细电流充电电路，所述日历时钟模块外接钮扣备用电池。
此处设计的优势在于，所述日历时钟模块计数年达到2100年，正确设定日期时间后，具有自动闰年补偿功能；所述日历时钟模块外接钮扣备用电池，所述实训系统掉电后所述日历时钟模块时钟继续运行而不会丢失日期时间信息。
根据本发明优选的，所述温湿度传感器模块的外置电路设有一个100nF滤波电容。
此处设计的优势在于，接口简单，性能稳定。
根据本发明优选的，所述串行LED驱动芯片MAX7219设有8位段码输出和8位位码输出，用于驱动所述0.5寸共阴8段数码管显示。
所述日历时钟模块中，按TIME-SET键进入日历时钟设置，年份数码管闪烁，按ADD键年份加1；再按TIME-SET键月份数码管闪烁，按ADD键月份加1；继续按TIME-SET键日期数码管闪烁，按ADD键日期加1；继续按TIME-SET键小时数码管闪烁，按ADD键小时加1；继续按TIME-SET键分钟数码管闪烁，按ADD键分钟加1；继续按TIME-SET键星期(周)数码管闪烁，按ADD键周加1；正确设定日期时间后，按SAVE键保存当前设置，返回正常日期时钟显示。
所述报警闹铃模块中，系统默认6：00～21：00整点报时，时钟与报时点数对应，即早6点鸣笛6响，12点鸣笛12响，或者按要求设定闹铃时钟，按ALARM-SET进入闹铃设定，时闪烁，按ADD键调整闹铃小时加1，继续按ALARM-SET键分钟数码管闪烁，按ADD键闹铃分钟加1；按SAVE键保存当前闹铃值，系统仍处于闹铃设置状态，继续按ALARM-SET键选择小时或分钟，按ADD键调整闹铃小时或分，按SAVE键保存当前闹铃值，设10个闹铃值自动返回到日期时钟正常走时状态，若不想设定过多闹铃值，按EXIT键退出闹铃设置，或按10次SAVE保存键返回到时钟正常走时状态。
选用标准5V直流500mA电源、盒体与所述教学实训系统组装，正确设定日期、时间和闹铃值后，用于日常生活中的日历、时钟、温湿度显示、整点报时或多点定时闹钟。
本发明的有益效果为：
1、本发明所述单片机通过所述通信接口模块将运行数据传给所述PC机，观察单片机运行状态，进行调试，所述单片机精度高，可靠性好，经济实用，成本低，省去了复杂的仿真器和编程器，不仅用于日常生活，也作为单片机实训教学的项目套件；所述通信接口模块扩展性好，广泛运用于需要计时、温湿度检测场合的工业控制机器人和智能化产品。
2、本发明所述单片机、所述系统时钟模块、所述日历时钟模块、所述温湿度传感器模块、所述按键输入模块、所述通信接口模块、所述数码显示模块、所述显示驱动模块及所述报警闹铃模块焊接在所述PCB实验板上，本发明用于单片机实训教学的项目套件，学生根据PCB实验板上原器件标号和属性值将对应的元器件插接好后焊接，锻炼学生的产品制作和软硬件研发能力；
3、本发明采用所述单片机控制，软件升级方便，有效缩短产品更新周期，具有良好的人机交互调整界面和广阔的市场前景；
4、本发明用于日常生活，集公农历、日期、时间、星期、温度、湿度及漏点24位数码显示于一体，温湿度显示精度高、计时准，并具有多点闹铃、整点报时功能，使用本发明完成后的产品具有实用价值。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明所述STC89C52单片机的电路图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
实施例1
一种基于万年历温湿度计单片机教学实训系统,包括单片机、系统时钟模块、温湿度传感器模块、按键输入模块、通信接口模块、日历时钟模块、数码显示模块、显示驱动模块、报警闹铃模块及PC机，所述系统时钟模块、所述温湿度传感器模块、所述按键输入模块、所述通信接口模块、所述日历时钟模块、所述显示驱动模块、所述报警闹铃模块分别连接所述单片机，所述显示驱动模块连接所述数码显示模块，所述PC机连接所述通信接口模块，所述教学实训系统还包括PCB实验板，所述单片机、所述系统时钟模块、所述日历时钟模块、所述温湿度传感器模块、所述按键输入模块、所述通信接口模块、所述数码显示模块、所述显示驱动模块及所述报警闹铃模块焊接在所述PCB实验板上。
所述PC机通过所述通信接口模块将程序下载至所述单片机；所述单片机通过所述通信接口模块将运行数据传给所述PC机，观察单片机运行状态，进行调试；所述系统时钟模块用于为整个所述教学实训系统提供节拍时钟，有序协调所述各个模块之间的信息交换；所述温湿度传感器模块用于采集环境温度、湿度，所述温度测量范围为-40～123.8℃，14位分辨率，所述湿度测量范围0～100％RH，12位分辨率；所述按键输入模块用于年、月、日、时、分、秒的调整，闹铃的时、分设置；所述通信接口模块用于PC机与单片机之间通信信号电平的转换，在不同信号电平之间进行信息传递，实现PC机与单片机之间的联机通信或程序下载；所述日历时钟模块用于实现年、月、日、时、分、秒自动计时；所述显示驱动模块用于将所述单片机发送的数字信号解码后驱动数码管显示，以使数码管获得充足的电流供应，所述数字信号包括日历、时间、温湿度；所述报警闹铃模块用于整点报时或按设定值进行闹铃提醒；所述PC机用于源程序编辑、调试或通过测试程序检查、测试各个模块；所述数码显示模块用于显示阳历的年、月、日、阴历的月、日以及时、分、秒、星期、温度、湿度、露点。
所述单片机的型号为STC89C52；所述系统时钟模块包括11.0592MHz石英晶振及30pF瓷片电容；所述温湿度传感器模块的型号为SHT10；所述按键输入模块为6x6x5mm微动4脚独立按键；所述通信接口模块为MAX232串行通信接口；所述日历时钟模块的型号为DS1302；所述数码显示模块为0.5寸共阴8段数码管；所述显示驱动模块为串行LED驱动芯片MAX7219；所述报警闹铃模块包括9015三极管及5V有源蜂鸣器；所述PC机为台式电脑或笔记本电脑。
所述单片机通过XTAL1、XTAL2引线脚连接所述系统时钟模块；所述单片机通过P1.4、P1.5引线脚连接所述温湿度传感器模块；所述单片机通过P1.3、P1.7、P3.4、P3.5、P3.6引线脚连接所述按键输入模块；所述单片机通过P3.0、P3.1引线脚连接所述通信接口模块；所述单片机通过P1.0、P1.1、P1.2引线脚连接所述日历时钟模块；所述单片机通过P3.2、P3.3、P3.7引线脚连接所述显示驱动模块；所述单片机通过P2.4引线脚连接所述报警闹铃模块。
所述日历时钟模块中，按TIME-SET键进入日期时钟设置，年份数码管闪烁，按ADD键年份加1；再按TIME-SET键月份数码管闪烁，按ADD键月份加1；继续按TIME-SET键日期数码管闪烁，按ADD键日期加1；继续按TIME-SET键小时数码管闪烁，按ADD键小时加1；继续按TIME-SET键分钟数码管闪烁，按ADD键分钟加1；继续按TIME-SET键星期(周)数码管闪烁，按ADD键周加1；正确设定日期时间后，按SAVE键保存当前设置，返回正常日期时钟显示。
所述报警闹铃模块中，系统默认6：00～21：00整点报时，时钟与报时点数对应，即早6点鸣笛6响，12点鸣笛12响，或者按要求设定闹铃时钟，按ALARM-SET进入闹铃设定，时闪烁，按ADD键调整闹铃小时加1，继续按ALARM-SET键分钟数码管闪烁，按ADD键闹铃分钟加1；按SAVE键保存当前闹铃值，系统仍处于闹铃设置状态，继续按ALARM-SET键选择小时或分钟，按ADD键调整闹铃小时或分，按SAVE键保存当前闹铃值，设10个闹铃值自动返回到日期时钟正常走时状态，若不想设定过多闹铃值，按EXIT键退出闹铃设置，或按10次SAVE保存键返回到时钟正常走时状态。
选用标准5V直流500mA电源、盒体与所述教学实训系统组装，正确设定日期、时间和闹铃值后，用于日常生活中的日历、时钟、温湿度显示、整点报时或多点定时闹钟。
实施例2
根据实施例1所述教学实训系统,其区别在于，所述台式电脑通过3线串口线与所述通信接口模块连接，所述笔记本电脑通过USB转串口线与所述通信接口模块连接。
实施例3
根据实施例1或2所述教学实训系统,其区别在于，所述日历时钟模块内部集成涓细电流充电电路，所述日历时钟模块外接钮扣备用电池。
此处设计的优势在于，所述日历时钟模块计数年达到2100年，正确设定日期时间后，具有自动闰年补偿功能；所述日历时钟模块外接钮扣备用电池，所述实训系统掉电后所述日历时钟模块时钟继续运行而不会丢失日期时间信息。
实施例4
根据实施例3所述教学实训系统,其区别在于，所述温湿度传感器模块的外置电路设有一个100nF滤波电容。
此处设计的优势在于，接口简单，性能稳定。
实施例5
根据实施例4所述教学实训系统,其区别在于，所述串行LED驱动芯片MAX7219设有8位段码输出和8位位码输出，用于驱动所述0.5寸共阴8段数码管显示。

Claims (8)

1.一种基于万年历温湿度计单片机教学实训系统,其特征在于，包括单片机、系统时钟模块、温湿度传感器模块、按键输入模块、通信接口模块、日历时钟模块、数码显示模块、显示驱动模块、报警闹铃模块及PC机，所述系统时钟模块、所述温湿度传感器模块、所述按键输入模块、所述通信接口模块、所述日历时钟模块、所述显示驱动模块、所述报警闹铃模块分别连接所述单片机，所述显示驱动模块连接所述数码显示模块，所述PC机连接所述通信接口模块，所述教学实训系统还包括PCB实验板，所述单片机、所述系统时钟模块、所述日历时钟模块、所述温湿度传感器模块、所述按键输入模块、所述通信接口模块、所述数码显示模块、所述显示驱动模块及所述报警闹铃模块焊接在所述PCB实验板上。
2.根据权利要求1所述教学实训系统,其特征在于，所述PC机通过所述通信接口模块将程序下载至所述单片机；所述单片机通过所述通信接口模块将运行数据传给所述PC机，观察单片机运行状态，进行调试；所述系统时钟模块用于为整个所述教学实训系统提供节拍时钟，有序协调所述各个模块之间的信息交换；所述温湿度传感器模块用于采集环境温度、湿度，所述温度测量范围为-40～123.8℃，14位分辨率，所述湿度测量范围0～100％RH，12位分辨率；所述按键输入模块用于年、月、日、时、分、秒的调整，闹铃的时、分设置；所述通信接口模块用于PC机与单片机之间通信信号电平的转换，在不同信号电平之间进行信息传递，实现PC机与单片机之间的联机通信或程序下载；所述日历时钟模块用于实现年、月、日、时、分、秒自动计时；所述显示驱动模块用于将所述单片机发送的数字信号解码后驱动数码管显示，以使数码管获得充足的电流供应，所述数字信号包括日历、时间、温湿度；所述报警闹铃模块用于整点报时或按设定值进行闹铃提醒；所述PC机用于源程序编辑、调试或通过测试程序检查、测试各个模块；所述数码显示模块用于显示阳历的年、月、日、阴历的月、日以及时、分、秒、星期、温度、湿度、露点。
3.根据权利要求1所述教学实训系统,其特征在于，所述单片机的型号为STC89C52；所述系统时钟模块包括11.0592MHz石英晶振及30pF瓷片电容；所述温湿度传感器模块的型号为SHT10；所述按键输入模块为6x6x5mm微动4脚独立按键；所述通信接口模块为MAX232串行通信接口；所述日历时钟模块的型号为DS1302；所述数码显示模块为0.5寸共阴8段数码管；所述显示驱动模块为串行LED驱动芯片MAX7219；所述报警闹铃模块包括9015三极管及5V有源蜂鸣器；所述PC机为台式电脑或笔记本电脑。
4.根据权利要求3所述教学实训系统,其特征在于，所述单片机通过XTAL1、XTAL2引线脚连接所述系统时钟模块；所述单片机通过P1.4、P1.5引线脚连接所述温湿度传感器模块；所述单片机通过P1.3、P1.7、P3.4、P3.5、P3.6引线脚连接所述按键输入模块；所述单片机通过P3.0、P3.1引线脚连接所述通信接口模块；所述单片机通过P1.0、P1.1、P1.2引线脚连接所述日历时钟模块；所述单片机通过P3.2、P3.3、P3.7引线脚连接所述显示驱动模块；所述单片机通过P2.4引线脚连接所述报警闹铃模块。
5.根据权利要求3所述教学实训系统,其特征在于，所述台式电脑通过3线串口线与所述通信接口模块连接，所述笔记本电脑通过USB转串口线与所述通信接口模块连接。
6.根据权利要求3所述教学实训系统,其特征在于，所述日历时钟模块内部集成涓细电流充电电路，所述日历时钟模块外接钮扣备用电池。
7.根据权利要求3所述教学实训系统,其特征在于，所述温湿度传感器模块的外置电路设有一个100nF滤波电容。
8.根据权利要求3所述教学实训系统,其特征在于，所述串行LED驱动芯片MAX7219设有8位段码输出和8位位码输出，用于驱动所述0.5寸共阴8段数码管显示。
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