基于单片机的多功能定时器-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-51-2021-016-LW
设计摘要：
本文介绍了一种基于STC89C52单片机的多功能计时器系统的设计与实现。该系统旨在为用户提供时间显示、闹钟设置、音乐播放等多种功能，以满足现代生活的多样化需求。系统由中控部分、输入部分和输出部分构成。中控部分以STC89C52单片机为核心，协调输入模块和输出模块的工作。输入部分包括DS1320时钟模块、LD3320语音识别模块、独立按键和供电电路，用于获取时间、实现语音控制和人机交互。输出部分包括LCD1602显示模块、音乐播放器和扬声器，用于显示信息、播放音乐和语音反馈。本文详细描述了系统硬件连接、软件设计以及功能实现过程。通过实际测试，验证了系统的各项功能，并对系统的稳定性和用户体验进行了分析。本文总结了多功能计时器系统的设计与实现，探讨了其应用前景和未来优化方向。这个系统为用户提供了便捷的工具，满足了多样化的时间管理和娱乐需求。
关键词：单片机；语音模块；DS1320时钟模块
字数：10000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.5 SU-03T语音识别模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 设置闹钟时间实物测试
5.3 语音控制乐曲实物测试
5.4 设置计时器实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
该计时器是一种引用广泛的电路，常在各种电子仪器、电器设置中看到。在电子技术中，计时器属于数字逻辑电路，具有各种不同功能的计时器一般都由一个单片机来控制实现。因此，我们在学完电子线路、数字逻辑电路以及对单片机的原理后，已经打下了一定的基础，完成设计是对我们已学知识的的检验和实际动手能力的锻炼[1]。
本课题开发的意义在于他既节省了硬件成本，又能实现多功能。即可做计时秒表，又可进行定时，还可以通过扩展完成其他功能，而且功能的相互转换也十分简单[2]。对于厂商，有很大的挖掘潜在价值的空间。对消费者而言，也有很大的吸引力。
这个课题开发的多功能计时器系统具有实际意义和应用价值。通过整合STC89C52单片机、DS1320时钟模块、LD3320语音识别模块、独立按键等组件，系统实现了以下功能：该系统可以作为家居设备，提供时间管理、事务提醒、音乐播放等多种实用功能。用户可以通过独立按键进行设置和控制，还可以通过语音识别模块进行语音指令操作，从而增加了使用的便捷性。这个项目不仅在技术层面有价值，还具备教育和学习的潜力。它涉及单片机编程、电路设计、传感器应用等多个领域，为学习者提供了一个综合性的实践案例，有助于提升相关领域的技能。通过将不同模块和技术集成在一起，这个项目展示了创新和技术应用的可能性。它有助于推广相关技术，促进技术的普及和应用。用户可以根据个人需求定制系统的功能，例如设置闹钟铃声、调整显示界面等，增加了个性化和用户体验。
此外，这个多功能计时器系统也可与智能家居应用结合，实现更多智能化的功能，进一步提升家居的智能水平。开发这个项目还能够培养项目管理、团队合作和问题解决等方面的经验，有助于提升综合素质。最后，该项目还具备一定的科研和学术价值，为相关领域的研究和发展做出贡献。
综上所述，这个多功能计时器系统不仅满足了用户需求，还在技术推广、教育培养、个人技能提升、智能家居应用等方面具备广泛的应用前景和意义。
1.2 国内外研究现状
当前，国内内外在计时器的设计有很多种样式，仅在各行业领域中的发展就突飞猛进。基于单片机的设计也有许多可借鉴的成果。但是目前，单纯性设计的计时器比较多，而可以拓展使用并与其他硬件相衔接的计时器还是少数。
马鹏翔设计了以STC89C52单片机为控制器，使用实时时钟芯片DS1302和数字温度传感器DS18B20构成了一个多功能的计时系统。该系统包括单片机最小系统板,计时模块，LCD显示模块,温度测量模块，语音报时模块，键盘控制模块。本文详细介绍了整个系统的硬件组成结构，工作原理和系统的软件程序设计。软件程序采用C语言编写，便于移植与升级[3]。
王文军设计了计时计分器系统，该系统实现了三个主要功能:篮球比赛计时器，比赛计分器，高精度秒表。系统包括了硬件电路部分和软件系统部分，其中硬件电路包括单片机控制系统,提示音电路，无线遥控系统电路，键盘控制电路，数码管显示驱动电路。软件系统部分采用C语言编程，移植性和可读性好，便于模块化，时间采取中断定时，计时有精度保障。数码管的制作采用高亮度LED灯带制作，尺寸大，清晰度高，成本低，降低了整个系统制造的成本[4]。
杨俊杰，宁毅，梁咏琪设计和实现能够测量多用途计数器的频率，周期和相位的正弦信号。计数器由前置放大器组成和塑料件，计数器部分，系统控制和数据处理部分。由于预放大和整形效果，将合理的量程不同输入信号放入幅度范围内，便于方波分析，然后对计数器计算得到的值进行单片机处理器计算，然后由显示器输出。使用预宽带，高增益放大器，减少失真。上课后，如采用精密测量方法，消除了传统测量造成的量化误差。该计数器具有输入信号频率范围广，幅度范围大，计数准确，界面友好等特点。
张展发明公开了一种多功能计时器，包括防护模块，所述防护模块的侧壁安装有控制模块，且防护模块的前端焊接有显示模块，所述防护模块的内腔包括连接板A与连接板B，所述连接板A内插接有支撑装置，且支撑装置的前端插接支撑装置插孔，所述支撑装置的前端延伸至支撑装置插孔外，所述连接杆A固定槽旋转安装连接杆A，所述连接杆B固定槽旋转安装连接杆B，所述连接板B的后侧壁粘贴有微处理器，蜂鸣器和驱动能源，所述防护模块的后端焊接有基座。本发明在于使用者操作时，语音会进行播报，在实践的同时调动人的视觉和听觉，不仅增加了趣味性还更有助于增强使用的记忆。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
基于STC89C52单片机的多功能计时器系统。系统涵盖了中控部分、输入部分和输出部分，具体内容如下：
1、 DS1320时钟模块： 用于获取当前时间，可能作为系统的基准时间，用于计时、闹钟等功能。
2、LD3320语音识别模块： 通过语音识别实现对音乐播放器状态的控制。用户可以通过语音指令来操控音乐播放器的各种操作，如播放、暂停、切换音乐等。
3、独立按键： 包括三个独立按键，用于用户交互。可以用于界面切换、时间调整、闹钟设置、计时等功能。
4、供电电路： 为整个系统提供稳定的电源，确保系统正常工作。
5、LCD1602显示模块： 通过这个模块，在屏幕上显示各种信息，如当前时间、计时时间、音乐播放编号、闹钟时间等。
6、音乐播放器： 用于播放预设的音乐。可以通过语音控制或按键来控制音乐的播放、暂停、切换等。
7、扬声器： 语音模块通过扬声器播放语音指令，使用户能够听到系统的回应
