数字时钟设计方案.doc

《数字时钟设计方案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字时钟设计方案.doc（18页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、目录:第一章 设计目的1第二章 设计要求2第三章 方案确定3第四章 方案设计4第一节 220V电源供电部分4第二节时钟和温度部分方案设计4第三节 单片机的选择6第四节 显示器件选择6第五节 温度方案选择7第六节 串口通讯方案选择8第五章 性能测试10第六章 结果分析13第七章 个人工作14第八章 设计体会15智能仪表课程设计报告第一章 设计目的智能仪表课程设计是自动化专业的专业实践课程。本课程的任务是通过设计完成一个具有完整功能的单片机系统，是学生掌握目前典型自动化仪表的一般设计要求和设计方法,掌握开发及设计工具的使用方法，通过这一设计实践过程，锻炼学生的动手能力和分析、解决问题的能力;培养对

2、所学知识的综合应用能力。随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计是数据采集及处理，显示系统与单片机有效结合，本设计是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识的综合应用,以及查阅资料，培养一种自学的能力.并且引导一种创新的思维，把学到的知识应用到日常生活当中.在设计的过程中,不断的学习,思考和同学间的相互讨论，运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统

3、的经验，充分发挥教学与实践的结合。全能提高个人系统开发的综合能力,开拓了思维，为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础第二章 设计要求带秒表/时钟计时器,万年历的显示屏设计。基本功能要求：1. 可动态左右,上下显示“中国计量学院欢迎你”;2. 在5秒按键无操作则以24h(小时)计时方式显示时、分、秒；3. 使用按键开关可实现时分调整；4. 具有闹钟功能，声光提示。扩展功能:1. 数字时钟/圆形时钟显示可转换;2. 显示汉字可设置；3. 可232通讯显示计算机传送字符;4. 其他扩展功能。第三章 方案确定经过小组全体组员讨论，最终确立方案制作时钟。在时钟基本功能实现的基础上,小组成员对扩展

4、功能进行讨论并达成共识。最终决定设计的时钟除基本功能外，还具有以下扩展功能:1. 可以显示,设置年，月，日,并且有闰年补偿功能，2. 可以上下滚动左右滑动显示字符串功能；3. 可以自定义汉字功能；4. 可以232通讯,显示出字符功能；5. 具有温度显示功能;6. 具有断电时间保护功能。第四章 方案设计第一节 220V电源供电部分由于以前参见过电子设计大赛，所以有220V AC转9V DC的电源，我们在起基础上添加了一个7805三端稳压管,加之滤波电容,转换成单片机可以用的DC 5V电图4-1 电源转换原理图第二节时钟和温度部分方案设计（1)方案设计思路按照系统的设计功能要求,本时钟温度系统的设

5、计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合DS1302 和DS18b20 来控制时钟和温度的调整显示。获得时钟温度数据信息，单片机对其进行一系列的处理,最后通过液晶显示出来。（2）时钟系统方案论证方案 1：通过单片机内部的定时器/计数器,用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟.方案 2：用专门的时钟芯片（DS1302）实现时钟的记时，再把时间数据送入单片机，由单片机控制显示.虽然用软件实现时钟硬件线路简单，但是程序运行的每一步都需要时间，多一步或少一步程序都会影响记时的准确度,对定时器定时也不是十分准确，时钟精度很低，对于我们实现所需要的功能造成软件编程非常复杂。用专用时

6、钟芯片硬件成本相对较高,但它的精度很高，软件编程很简单。综上所述，选择方案2。图42 DS1302管脚图图4-3 DS1302电路原理图第三节 单片机的选择对于单片机的选择,如果用8031 系列,由于它没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据,因而不可用；51 系列单片机的ROM 为4K，对于我们设计的系统可能有点小；52 系列单片机与51 系列的结构一样，而ROM 扩大为8K,对我们设计系统提供充足的空间进行功能的扩展。再有51 系列单片机与52 系列的单片机价格差不多。因此，我们选择STC89C52RC的单片机.第四节 显示器件选择方案1:用数码管或点阵LED 显示。方案2:用液晶160

7、2 显示.方案3：用液晶12864 显示.时钟和温度的显示可以用数码管或LED，而且价格便宜.但是数码管的只能显示简单的设计的系统,与我们设计要求也不相符。有很多东西需要显示，还是用显示功能更好的液晶显示器比较好，它能显示更多的数据，用1602 液晶显示数据有限，1602 不能够显示汉字,只能够显示一些基本的西文字符,显示数据的可读性不好,用可以显示汉字的12864 液晶显示器还可以增加显示信息的可读性,至于指针的转动则才用12864 加ds1302同步控制，让人看起来会很方便。虽然它们在价格上差距很大，但是1602不能够实现我们的要求，12864。是我们唯一的选择。为了可以用键盘调节屏幕亮度

8、，我们用了两个9014三极管,当做开关，离散式控制屏幕亮度.SDA接P21，SLC接P20,Q2的C接LCD12864的20管脚，控制两个I/O口的电压，使其Q1，Q2工作在导通与截止状态,达到开关的作用.图44 LCD12864背景光控制原理图第五节 温度方案选择方案1:用热敏电阻等测温元件测出电压,再转换成对应的温度.需要比较多的外部元件（A/D 转换)支持,且硬件电路复杂,制作成本相对较高。方案2：用DS18B20 直接测温。DS18B20 温度传感器是美国DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程实现912 位的数

9、字值读数方式.经比较，我们选择方案2。温度实现只能通过外部的温度传感器来实现。经上网查阅及市场考察，DS18b20 体积小,只有3 只脚，电路接法简单。精度为0.5C,也符合我们设计的要求.DS18B20 也是我们通常使用的型号，因此温度传感器用DS18B20。图4-5 DS18B20电路原理图第六节 串口通讯方案选择根据设计要求，要用RS232串口通讯计算机显示计算机传送地字符，因为我们团队的计算机都是比较新的，没有RS232这样的串口,所以我们用USB转RS232连接线完成电脑与单片机的链接,单片机方面我们用MAX232这个芯片与计算机链接,串口通讯方面，MAX232有着得天独厚的优势，首

10、先不用写驱动程序，只要设置好定时器的工作方式和初值，就可以进行通讯，其次,它的外围硬件电路很简单,使用方便，而且，它的传送准确度很好，不易出错。图46 RS232通讯电路原理图第五章 性能测试图5-1 实际焊接好的电路板图实际的电路板焊接好以后,我们用万用表测量每一条线路是否短路和短路，改正了一些错误后终于,实现了预期效果,在无插芯片的条件下,测量各个脚的电压，看起是否正常。尔后插入单片机,DS1302，DS18b20和MAX232测量其数据口，看其是否正常工作，结果工作正常. 图52 数字显示时间界面图按下做下角的模式选择键，进入时间设置状态,连按或者按左上角的功能选择键进入闹钟和自定义汉字

11、设置界面图5-3 闹钟和自定义汉字设置界面图假若五秒按键无操作，系统会自动跳入24小时显示的时间显示和汉字滚动界面图54 时间显示界面和汉字滚动界面图至此，可以判断出，DS1302，DB18b20和LCD16824部分没有问题，在进行串行口通讯试验,重启单片机和掉电测试后,确认整个电路板正常工作，软件正常工作。第六章 结果分析经过各个阶段的测试后，我们的圆满完成了设计方案，完成了这个项目，期间代码一千五百余行，优化的时间就可以再写一次数字钟的程序了，硬件方面从最初的设计，到方案确定，直至调试成功,与软件匹配的很好。实现的功能有：1） 可以显示，设置年，月，日，并且有闰年补偿功能。2） 可以上下

12、滚动，左右滑动显示字符串功能。3） 可以自定义汉字功能。4)在5秒按键无操作则以24h（小时)计时方式显示时、分、秒。5)具有温度显示功能。6）具有断电时间保护功能。7）使用按键开关可实现年月日时分秒调整。8)具有闹钟功能，声光提示。9）显示汉字可设置。10）可232通讯显示计算机传送字符。11）屏幕亮度可调.12）可以直接用220V交流电供电.13）具有秒表功能.第七章 个人工作个人工作:在此次的课程设计中，我的任务是以下几部分：1. 硬件部分：修改电路图，参与硬件调试工作。2. 软件部分:编写，调试和优化除MAX232所有程序.3. 设计调试方案并进行调试。第八章 设计体会通过此次课程设计

13、，单片机系统的设计能力有了很大的提高。 因为以前参见过学校的电子设计大赛，我负责的是硬件,本着全面发展的原则,我这次负责软件，工训的张科曾说过，“数字钟就是软件编程，如果把数字钟的程序变好,以后就没有编不出的程序了”，虽然因为伙伴们的选择,最终没能才加成次培训,但是我还是深深地记住了这句话,在这次课程设计里,我从一开始负责的就是软件，看数据手册,写驱动，调试，优化,每个白天,每个夜晚，我都在全身心的投入其中，终于在开发板上实现了全部功能，先于硬件做出结果,然后由于硬件有错误,我有参与了硬件的调试,和与软件的整合，在这半个月里,我获得了很大的提高，以前一些不熟悉的知识，方法,现在掌握了，不知道的

14、知识，现在熟悉了，希望以后又更多的机会。在这次课程设计中,我们团队配合的很好，在开始分工明确,并且经常讨论.虽然遇到过分歧，但大家各抒己见，进行思想风暴,发现问题，讨论问题,解决问题，我们一次又一次的进行这个工作,终于在我们三名同学的配合下完成了这个课程设计，锻炼了我的团队合作能力15参考文献:1 万福君，潘松峰，刘芳,吴贺荣,王秀梅。 MCS-51单片机原理、系统设计与应用。 北京:清华大学出版社，20082 刘莉，董渊,张瑞丰. C+语言程序设计（第3版). 北京：清华大学出版社,20093 陆蓓. C语言程序设计. 北京：科技出版社,20044 李青. 电路与电子技术基础. 杭州：浙江科学技术出版社,2005/成都：西南交通大学出版社,2005