数字时钟设计方案.docx

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1、目录：第一章设计目的0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；培养对所学知识的综合应用能力。随着人们生活水平的

2、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，显示系统及单片机有效结合，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，积累设计系统的经验，充分发挥教学 及实

3、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1/18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，小组成员对扩展功能进行讨论并

4、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迪讯，显出了: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POWER-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DC5V电电源输入图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

5、度系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的白动控制能力配合DS1302和DS18b20來控制时 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

6、常复杂。用专用时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。VCC1SCLKI/ORST8-PIMDIR(300MIL)VCC2 QL X1X2 !GND !1 8273645VCC1SCLKI/ORSTDS1302S S-PIN SOIC (200 MIL)DS1302Z 3-PIN SOIC (150 MIL)图4-2DS1302管脚图B.ATT +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系列单片机及51系列的

7、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系列单片机及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1602显不。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，及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

8、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dsl302 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，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P2J, SLC接P2P, Q2的C接LCD12864的 20管脚，控制两个I/O 口的电压，使其QI, Q2工作在导通及截止状态， 达到开关的作用。图4-4LCD12864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

9、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0.5。C, 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。DS18B20一UOa1I d5图4-5DS18B20电路原理图第六节串口通讯方案

10、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连接线完成电脑及单片机的链接，单片机方面我们用MAX232这个芯片及计算机链接，串口通讯方面,MAX232有着得天独厚的优势，首先不用写驱动程序，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4-6RS232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，

11、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5-2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IT定义汉字设置界面图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5-4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12 /

12、 18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，及软件匹配的很好。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）具有温度显小功能。6）具有断电时间保护功能。7）使用按键开关可实现年月口时分秒调整。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。

13、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，我的任务是以下儿部分:1. 硬件部分：修改电路图，参及硬件调试工作。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。6-13 12864C source file6 KB6-14 18b2OC source file9 KB6-14 1302C source file7 KB5-15滚动宇幫一部分按聽设冒C source file13 KB1302C source file2 KB12864 - 620 1111优化怎的程序有卡顿C so

14、urce file33 KB12864620 1551优化 有卡顿,花屏C source file33 KB12864 621 1150 邑口之前C source file33 KB12864 -副本C source file27 KB12864 -副本C source file27 KB12864 背昴J潟节（4C source file31 KB12864 一秒表BUG樓复（3C source file31 KB12864.621 1227C source file33 KB12864.621.1516C source file34 KB12864.621.1941C source fil

15、e40 KB12864.622.0135C source file40 KB调 OTL623.0347C source file40 KB完换624少-C source file40 KB第八章设计体会通过此次课程设计，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

16、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，我有参及了 硬件的调试，和及软件的整合，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 设计及应用.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 陆禧.C语言程序设计.北京：科技出版社，20044 李青.电路及电子技术基础.杭州：浙江科学技术出版社,2005/成都: 西南交通大学出版社，2005