基于单片机的电子时钟设计.docx
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基于单片机的电子时钟设计.docx
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基于单片机的电子时钟设计
摘要:
以AT89C52单片机为主芯片,在外围扩展和涉及有关的芯片及电路,使其功能不断完善,直至达到要求。
扩展4位数码管使其显示,扩展LED灯使其对开关指示及闪烁报警,扩展蜂鸣器使其蜂鸣报警,另外在附加上复位功能。
程序的设计可主要分为走时、显示、调整三个部分,根据三部分画出流程图,每一部分对应一个子程序,分步完成每部分,分段编程调试组合即可。
关键词:
单片机定时复位共阳极数码管报警
1.设计背景…………………………………………………………1
1.1时代背景…………………………………………………………1
1.2时钟设计的目的和意义…………………………………………1
2.设计方案……………………………………………………………1
2.1方案一……………………………………………………………1
2.2方案二……………………………………………………………1
2.3方案选定…………………………………………………………1
3.方案实施……………………………………………………………2
3.1硬件设计…………………………………………………………2
3.2软件设计…………………………………………………………5
4.结果与结论…………………………………………………………7
4.1结果………………………………………………………………7
4.2结论………………………………………………………………7
5.收获与致谢…………………………………………………………7
6.参考文献……………………………………………………………8
7.附录…………………………………………………………………8
附录一时钟设计原理图…………………………………………………8
附录二时钟设计仿真图…………………………………………………9
附录三时钟设计程序……………………………………………………9
附录四时钟设计元件清单………………………………………………16
1.设计背景
1.1时代背景
电子钟已成为人们日常生活中必不可少的物品,广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。
随着技术的发展,人们已不再满足于钟表原先简单的报时功能,希望出现一些新的功能,诸如日历的显示、闹钟的非接触式止闹、跑表功能、重要日期倒计时显示等,以带来更大的方便,而所有这些,又都是以数字化的电子时钟为基础的。
因此,研究实用电子钟及其扩展应用,有着非常现实的意义,具有很大的实用价值。
1.2时钟设计的目的和意义
现在的社会电子小闹钟已经普及,在人们的身边随处可以发现它的身影。
这些电子闹钟的简单便携,经济好用。
但是我们不能满足现状,要向高精尖的方向发展。
比如在高温高压的环境下使用,深海探测方面使用等等。
它的前景广阔,与智能化结合,是工厂生产不可或缺的部分。
2.设计方案
2.1方案一
纯硬件电路系统。
各功能采用分离的硬件电路模块实现。
用时序逻辑电路实现时钟功能,用555定时器实现闹钟的设定。
但这种实现方法可靠性差、控制精度低,灵活性小、线路复杂、安装调试不方便,而且不方便实现对系统的扩展。
2.2方案二
采用AT89C52单片机作为系统的控制核心。
时钟功能采用晶振,可以使用液晶显示时间及闹铃提示信息。
由于使用了单片机,整个系统可编程,系统的灵活性大大增加了。
另外,本方案可以方便的实现其他功能的扩展。
2.3方案选定
经过以上的比较论证,方案二简单易行,设计灵活,并可在此基础上不但完善功能。
因此选用方案二来完成项目设计的要求。
3.方案实施
3.1硬件设计
1.整体设计
以单片机为中心,在其外围有时钟电路,复位电路,显示电路,电源电路。
时钟电路完成对单片机输入时钟信号,复位电路则在需要时对单片机复位,而显示电路对其P1口输出的信号进行显示,电源电路对交流电路进行整流,为电路提供正常稳定直流电压。
蜂鸣器负责警报。
另外有四个灯对功能键,加减按键进行指示。
整体原理图见附录一时钟设计原理图。
2.AT89C52
AT89C52是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,
AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线,AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。
图3-1AT89C52
3.复位电路。
电平复位是通过RST断经电阻与电源Vcc接通而实现的。
如图3-2。
当时钟频率选用6MHz时,C取22μF,Rs取200Ω,Rk取1KΩ。
由于RC的充电过程,在RST端出现一定宽度的正脉冲,只要该正脉冲保持一定宽度,就能使单片机自动复位。
图3-2复位电路
4.时钟电路
由石英振荡器和微调电容构成一个稳定的自己振荡器,电路中的电容C5和C6典型值通常选择为30pF左右。
对外接电容值虽然没有严格的要求,但电容的大小会影响震荡频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。
另外要求晶振和电容尽可能的安装的与单片机芯片靠近,以减少寄生电容,更好保证振荡器稳定、可靠的工作。
如图3-3.
图3-3时钟电路
5.整流电路
小功率稳压电路有电源变压器,整流电路,滤波电路和稳压电路四部分组成。
图3-4整流电路
电源变压器的作用是将220交流电压转换成滤波电路所需的电压。
整流电路是将交流电压变成单项脉动的直流电压,滤波电路是用来滤除整流后单项脉动电压中的交流成分,二者结合使之成为平滑的直流电压。
稳压电路的作用是当输入交流电源电压出现波动,负载变化时,维持输出直流电压的稳定。
6.显示部分
用四位数码管显示,从P2口输入,在每个端口串联一个1KΩ的电阻,否则驱动能力过强,减小数码管使用寿命。
而选通端因为需要驱动较强,用三极管放大。
如图3-5。
图3-5显示部分
7.其余部分
用P1的四个口外接四个LED灯,用P3的五个口外接五个开关。
蜂鸣器为P3.5口外接,但需要三极管增大其驱动能力。
8.设计原理图
根据题目设计要求,要求实现时间和闹钟的显示及设定功能。
针对此要求,本系统由以下几个模块构成,系统总体设计框图如图3-6所示:
图3-6设计原理框图
3.2软件部分
1.流程图
YY
YYY
NN
YNNYY
YYYY
YYYY
图4
2.延时模块
(1)延时程序voiddelay(uintz)
{uintx,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);//延时Z个MS}
3.初始化模块
(2)初始化程序设计:
voidinit()
{count=hge=hshi=fge=fshi=s1num=hhshi=ffge=ffshi=hhge=0;
we1=we2=we3=we4=1;
aa=1;
TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;}//初始化程序
4.时钟设计程序见附录三
4.结果与结论
4.1结果
在硬件设计完毕后,往单片机中装载编写好的程序,用Proteus仿真。
功能键,完成键,加减键都可正常使用,LED灯也可正常工作—闪烁,蜂鸣器响亮。
在万能板上焊接器件,可基本正常工作。
使用数码管完成了时间和定时时间的显示,使用软件编程完成了闹钟的设定。
4.2结论
这次的电子闹钟设计是最基本的,也是最基础的设计。
他是其他复杂设计的基础,可以在次基础上不但的完善其他复杂的功能。
比如日期设置,重要日期倒计时和秒表。
在这两周不断的完善我们设计的硬件,不断的修改我们的程序。
这样也可以不断锤炼我们的知识点。
电子闹钟虽然小,可是确实是很多大型设备的基础,做好这个小程序,可为以后的工作打好基础。
电子闹钟前景广阔,因为表为生活中必不可少的物件之一,随着人们的需求不断提升,表的功能也不断被完善,这样才能满足市场。
5.收获与致谢
在本次课程设计中,我们首先预习了单片机后面没有学习的课程,最主要的中断,计数器计时器功能。
为以后的单片机学习打下了基础。
在硬件的设计中,复习了以前学习的数电、模电、电路等基础课程,把他们串联起来,形成一个知识系统。
并且通过本次实习使我了解到了在数字电子技术及电路等一些方面知识的贫乏,让我发现自身的不足,能在以后的学习中能够弥补和改正这些不足之处,这也能在我以后的学习中有一定得帮助,在这次实习后还让我学会使用了对Proteus软件的使用有了长足的进步。
在烙焊过程中培养了我们的动手能力。
首先要感谢辅导老师丁莹亮老师,在这两周的时间里给我们很多指导,攻破几处技术性难关。
感谢系里安排了这次课程设计,这是很有必要的,便于我们梳理学习过的知识。
另外还要感谢我的组员们,是大家在一起的团结和努力才有了今天的成就。
6.参考文献
[1]阎石,数字电子技术基础(第五版)高等教育出版社2005.03
[2]童诗白,华成英.模拟电子技术基础.高等教育出版社。
2006.05
[3]张毅刚.单片机原理及应用.北京:
高等教育出版社,2003.12
[4]凌肇元.集成电路应用实例集锦.北京:
人民邮电出版社,1983.7
[5]张蓬.ProtelDXP电路设计入门与应用.北京:
机械工业出版社,2005.6
7.附录
附录一:
时钟设计原理图
图7-1时钟设计原理图
附录二:
时钟设计仿真图
图7-2时钟设计仿真图
附录三:
时钟设计程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
uintcount,s1num,hge,hshi,fshi,fge,hhshi,hhge,ffge,ffshi,s1num2,cc,aa;
charshi,fen,sshi,ffen;
sbitbee=P3^7;
sbitwe1=P1^4;
sbitkey1=P3^0;
sbitkey2=P3^1;
sbitkey3=P3^4;
sbitkey4=P3^3;
sbitkey5=P3^2;
sbitwe2=P1^5;
sbitwe3=P1^6;
sbitwe4=P1^7;
sbitd1=P1^0;
sbitd2=P1^1;
sbitd3=P1^2;
sbitd4=P1^3;
ucharcodetable[]={
0x40,0x79,0x24,0x30,
0x19,0x12,0x02,0x78,
0x00,0x18};//显示0-9
voiddelay(uintz)
{uintx,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);//延时Z个MS
}voidinit()
{count=hge=hshi=fge=fshi=s1num=hhshi=ffge=ffshi=hhge=0;
we1=we2=we3=we4=1;
aa=1;
TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
E
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