stm32电子钟设计课程设计报告.docx

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stm32电子钟设计课程设计报告

成绩

推南0甲紇厚院

课程论文

题目：

基于STM32的多功能电子时钟

学生姓名：

梁健

学生学号：

1008050120

系另I」：

电气信息工程系

专业：

电子信息科学与技术

年级：

2010级

郑晓东

任课教师:

电气信息工程学院制

2013年3月

基于stm32的多功能电子时钟

学生：

梁健

指导教师：

郑晓东

电气信息工程学院电子信息科学与技术专业

一、设计任务与要求3.

1、设计任务3.

2、设计要求3.

二、方案设计与论证3.

1、单片机芯片选择方案5.

2、显示选择方案6.

三、硬件单元电路设计与参数计算6

1、电源电路6.

2、按键电路6.

3、rtc时钟Z.

4、12864显示电路7.

5、温度传感器模块8.

四、软件设计与流程图8.

1、主程序流程图8.

2、显示子程序流程图10

3、按键子程序流程图12

五、总原电路及元器件清单14

1.总原理图1.4

六、元器件清单24

七、主程序24

八、参考文献28

摘要:

本论文基于单片机原理技术介绍了一款于stm32芯片作为核心控制器的单片机数字电子钟的设计与制作，包括硬件电路原理的实现方案设计、软件程序编辑的实现、数字电子钟正常工作的流程、原理图仿真实现、硬件实物的安装制作与硬件实物的调试过程。

该单片机数字电子钟采用stm32自带的RTC,用

ILCD12864能够准确显示时间（显示格式为：

年月日时分秒），可随时进行时间调整，时间可采用12小时制显示或24小时制显示，用12864做成菜单形式，闹铃提醒，可按自己的要求设置扩展的小键盘个数，并增加温度显示。

关键词：

单片机、数字电子钟、LCD12864、STM32、RTC，温度传感器

一、设计任务与要求

1、设计任务

用STM32设计一个数字电子钟，采用LCD12864来显示并修改，时间或闹铃。

2、设计要求

（1）显示格式为：

XX\XX\XXXX\XX\XX即：

年月曰时分秒。

（2）具有闹铃功能。

（3）按键改变时间。

（4）按键改变闹铃。

（5）温度的显示。

二、方案设计与论证

整个系统用stm32单片机作为中央控制器，由单片机执行采集内部rtc值,

时钟信号通过单片机I/O口传给LCD12864单片机模块控制驱动模块驱动显示模块，通过显示模块来实现信号的输出、LCD12864的显示及相关的控制功能。

系统设有按键模块用于对时间进行调整及扩展多个小键盘，系统整体框图如图1

所示。

图1系统整体框图

1、单片机芯片选择方案

方案一：

stm32是一个低功耗，高性能32位单片机，片内含4kBytes

ISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。

主要性能有：

与MCS-51单片机产品兼容、全静态操作：

0Hz〜33Hz三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符、易编程。

方案二：

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS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。

主要性能有：

兼容MCS5指令系统、32个双向I/O口、256x8bit内部

RAM3个16位可编程定时/计数器中断、时钟频率0-24MHZ2个串行中断、可编程UART串行通道、2个外部中断源、6个中断源、2个读写中断口线、3级加密位、低功耗空闲和掉电模式、软件设置睡眠和唤醒功能。

从单片机芯片主要性能角度出发，本数字电子钟单片机芯片选择设计采用方案一既stm32。

2、显示选择方案

方案一：

Icd1286。

显示质量高，没有电磁辐射，可视面积大，应用范围广，画面效果好，数字式接口，”身材”匀称小巧，功耗小。

方案二：

数码管动态显示。

动态显示，即各位数码管轮流点亮，对于显示器各位数码管，每隔一段延时时间循环点亮一次。

利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但须保证扫描速度足够快，人的视觉暂留功能才可察觉不到字符闪烁。

显示器的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关。

调整参数可以实现较高稳定度的显示。

动态显示节省了I/O口，降低了能耗。

从节省单片机芯片I/O口和降低能耗角度出发，本数字电子钟数码管显示选择设计采用方案一，既Icd12864显示。

三、硬件单元电路设计与参数计算

1、电源电路

本数字电子钟设计所需电源电压为直流、电压值大小5V的电压源。

从硬件

实物设计简易程度与经费方面考虑，用两节电压值大小2.5V干电池与电路电压

源引脚相连接即可达到硬件设计要求。

即本数字电子钟设计用两节电压值大小2.5V干电池做硬件电路电压源。

2、按键电路

本数字电子钟设计所需按键用于进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘。

单片机芯片4个I/O口可与按键直接相连，通过编程，单片机芯片即可控制按键接口电平的高低，即按键的开与关，以达到用按键进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘的设计要求。

3、rtc时钟

Stm32自带rtc模块，实时时钟是一个独立的定时器。

RTC模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可提供时钟日历的功能。

修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期RTC模块和时钟配置系统（RCC_BDC寄存器）处于后备区域，即在系统复位或从待机模式唤醒后，RTC的设置和时间维持

不变。

系统复位后，对后备寄存器和RTC的访问被禁止，这是为了防止对后备区域（BKP）的意外写操作。

在RTC预分频器余数寄存器（RTC_DIVHRTC_DIVL）®值可改变时间，在RTC闹钟寄存器（RTC_ALRH/RTC_ALR中改变闹铃时间。

4、12864显示电路

数字电子钟设计的显示模块用8个一位数码管实现，也可用两个四位一体数码管实现。

两种实现方式实现效果一样。

从实物制作的难易程度出，本数字电子钟设计采用两个四位一体数码管实现。

即数码管引脚与单片机芯片和74LS245对应引脚相连接。

5、温度传感器模块

DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877LTM8874等

等。

主要根据应用场合的不同而改变其外观。

封装后的DS18B2C可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。

耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

1:

技术性能描述①、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需

要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

②、测温范围—55C〜+125C，固有测温误差（注意，不是分辨率，这里之前是错误的）0.5C。

③、

支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。

④、工作电源：

3~5V/DC（可以数据线寄生电源）⑤、在使用中不需要任何外围元件。

四、软件设计与流程图

1、主程序流程图

主程序流程图如下图图2所示

2、显示子程序流程图

显示程序流程图如下图图

3所示。

开始

Rte计数开始

循环次数加1

是否满1s?

秒值加1

是否满

分值加1

Y

显示缓冲单元清0

是否满

小时加1

是否满

返回

3、按键子程序流程图

五、总原电路及元器件清单

1•总原理图

最小系统控制原理图如下图图5所示，12864原理图如下图图6所示

k-CE^-^cr_二」CE^LLr_scrprFE益二一

二一■_=s-kEkRE

IIIrLE醫".■mEaefrkesw^t&kE

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三J

kB

图5

（1）：

stm32f103引脚图

图5

（2）:

指示灯与复位电路

cm

cur—*

IIL7-X3_L_C]O口1

图5（3）:

稳压电路，变压电路，晶震

128X64引即说明

JIW

常称

方向

说明

引脚

名称

方向

说明

1

VSS

—

GMJ（OV）

11

【出4

1

数据4

2

VDD

-

SupplyVoltageForLogic（+3.3v）

12

DB5

I

敌据弓

3

VO

―

SupplyVnlForLCD（悬空）

1J

DBfi

1

数据6

i

RS（CS）

0

IkDataL:

InstructionCode

14

DB7

1

敌据？

5

R/W（£[（）}

0

H:

ReadL：

Write

15

PSH

0

H:

Par^llelMode

L:

SerialMode

6

E（SCLK）

0

EnableSignal

16

NC

―

空脚

7

D閱

1

数据0

17

伽

0

ResetSignal低电平育效

8

DH1

I

数据1

冷

SC

―

空脚

9

DB2

1

数锯2

19

LEDA

—

背光源负极（LED-OV）

10

翊

I

数据3

20

LE.DK

-

背光源正极（lED+Sv）

2.实物图

图7按键模块

图9欢迎界面

图10选择界面

图11正常显示界面

图12选择时界面

图13调整时间界面

图14调整闹铃界面

图15闹铃开始界面

图1612864实物

图17调温度传感器实物

六、兀器件清单

STM32F103VE

T6

一个

杜邦线

一束

Lcd12864

一个

定位器（10k）

一个

Ds18b20

一个

插排

一排

电源

一个

铜柱

两个

七、主程序

〃#inelude

#include"sys.h"

#inelude"usart.h"

#include"delay.h"

#include"led.h"

#include"key.h"

#include"exti.h"

#include"wdg.h"

#include"timer.h"

#include"rtc.h"

#include"Icd12864.h"

#include"ds18b20.h"

#include"adc.h"

#include"timer.h"constu8*COMPILED_DATE=_DATE__;获得编译日期

constu8*COMPILED_TIME=_TIME_;〃获得编译时间externu8TIM5CH1_CAPTURE_STA;//输入捕获状态

externu16TIM5CH1_CAPTURE_VAL;输入捕获值shorttemp;

intmain（void）

〃u16adcx;

u8t=1;

Stm32_Clock_lnit（9）;〃

系统时钟设置

delay」nit（72）;

//延时初始化

uart_init（72,9600）;//

串口1初始化

KEY」nit（）;

LCD（3,0,"失败"）;

delay_ms（500）;

LED0=!

LED0;//DS0闪烁

}

while

（1）

{

temp=DS18B20_Get_Temp（）;

if（tempvO）

{

temp=-temp;

LCD（3,4,"_"）;

}

Show_dig（2,5,temp/10）;〃显示温度值

LCD12864_sendbyte（0,0x33）;

LCD12864_sendbyte（1,46）;

Show_digl（temp%10）;

LCD（2,7,"C"）;

if（t!

=timer.sec）

{

t=timer.sec;

Show_dig（1,0,timer.w_year）;

LCD12864_sendbyte（1,47）;

if（timer.w_month<=9）

{Show_digl（0）;

Show_digl（timer.w_month）;

}

else

Show_digl（timer.w_month）;

LCD12864_sendbyte（1,47）;

if（timer.w_date<=9）

{Show_digl（0）;

Show_digl（timer.w_date）;

}

else

Show_digl（timer.w_date）;

switch（timer.week）

{

case0:

LCD（1,5,"星期天"）;break;

case1:

LCD（1,5,"星期一"）;break;

case2:

LCD（1,5,"星期二"）;break;

case3:

LCD（1,5,"星期三"）;break;

case4:

LCD（1,5,"星期四"）;break;

case5:

LCD（1,5,"星期五"）;break;

case6:

LCD（1,5,"星期六"）;break;

}

Show_digshuzhi（2,0,timer.hour）;

LCD12864_sendbyte（1,58）;

LCD12864_sendbyte（0,0x33）;

if（timer.min<=9）

{Show_digl（0）;

Show_digl（timer.min）;

}

else

Show_digl（timer.min）;

LCD12864_sendbyte（0,0x33）;

LCD12864_sendbyte（1,58）;if（timer.sec<=9）

{Show_digl（0）;

Show_digl（timer.sec）;}

else

Show_digl（timer.sec）;

LCD12864_sendbyte（0,0x02）;

Show_dig（2,5,temp/10）;〃显示温度值

LCD12864_sendbyte（0,0x33）;

LCD12864_sendbyte（1,46）;

Show_digxiaoshu（temp%10）;

LCD（2,7,"C"）;

delay_ms（50）;

LCD12864_sendbyte（0,0x02）;

}

}

}

八、参考文献

[1]康华光•电子技术基础模拟部分第四版[M].北京：

高等教育出版社，1999.6.

[2]阎石.数字电子技术基础第四版[M].北京：

高等教育出版社，1999.6.

[3]王福瑞等•单片微机测控系统设计大全]M].北京航空航天大学出版社,1998（331—337）.

[4]宁改娣，杨拴科.DSP控制器原理及应用]M].科学出版社，2002.

⑸周立功等.ARM嵌入式系统基础教程[M].北京：

北京航空航天大学出版社，

2005.1.

⑹周立功等.ARM嵌入式系统实验教程[M].北京：

北京航空航天大学出版社，

2005.1.

[7]罗浩等.一种新的基于ARM的数据采集系统设计[J].信阳师范学院学报（自然科学版）,2006.4.

[8]秦伟等.基于ARM处理器的数据采集系统的设计[J].自动化技术与应用.2006年第10期.

[9]杜春雷.ARM体系结构与编程.清华大学出版社，2003.

[10]李宁.ARM开发工具RealViewMDK使用入门[M].北京航空航天大学出版社,2008.

[11]李宁.基于MDK的STM32处理器开发应用[M].北京航空航天大学出版

社,2008.

[12]刘黎明等.单片机与嵌入式系统应用[J].英文刊名MICROCON

TROLLER&EMBEDDEDSYSTEM.2002（7）.

毕业设计（论文）管理规定

及相关表格汇编

本科生毕业设计（论文）管理规定1

毕业论文（设计）工作实施细则（草案）2

优秀毕业论文评选办法7

毕业论文的写作与排版规范10

毕业设计（论文）写作模板14

毕业设计（论文）答辩提问记录表21

毕业设计第周工作总结22

毕业设计（论文）过程跟踪表23

毕业设计（论文）课题申请表

24

毕业设计（论文）任务书25

毕业设计（论文）开题报告

26

27

28

毕业设计工作中期检查I

毕业设计工作中期检查U

大学

本科生毕业设计（论文）管理规定

为提高本科生毕业设计（论文）质量，加强毕业生毕业设计管理工作，特制定如下规定：

1•本科毕业设计工作从第七学期（四年级第一学期）考试周前，完成教师选题、师生见面及指导教师向学生下达任务书（见附表一）0毕业设计从第八学期

开学正式开始，十六周内完成。

2•毕业设计开始时，教师必须填写毕业设计课题申请表、并由系汇总后交院毕业设计领导小组审核。

（见附表）。

3•指导教师必须定期对学生辅导（每周至少两次），并将确定的周辅导时间上报教学办，教学办将定期和不定期进行检查。

4•指导教师自行组织学生的开题报告，并填写开题报告表（见附表二）

5•加强中期的监督与检查，第一次检查时间定在第五周，检查内容含学生资料阅读，方案论证情况。

第二次检查定在第十周，形式为：

由指导教师组织，院毕业设计领导小组成员旁听，学生口头汇报。

主要检查学生的阶段性结果。

两次检查学生均应填写中期检查报告表格（见附表三、四），指导教师或系对检查情况写出书面评语。

6•学生需上交一篇与本专业有关不少于5000字的外文文章翻译，并将原文和译

文用A4打印加自设计封皮一起装订成册。

7•论文答辩前，指导教师必须给出评语及评分，然后由各系主任指定其他评阅

人对论文进行评阅及评分（请参考毕业论文书面成绩评分表规定的评分标准评分）。

8•论文答辩由各系组织，并成立答辩委员会对所有学生论文进行答辩。

答辩必须给出答辩委员会意见及评分并填写相应表格。

答辩委员会成员必须按评分表中各项指标标准进行评分，然后由各成员给出的分数计算出得分。

9•毕业设计（论文）最终成绩计算：

指导教师评分x30%+评阅人评分x30%+答辩委员会评分x40%=总分

10.毕业设计（论文）提交的文档及装订要求

（1）毕业论文一份（包含封皮、目录、中英文摘要、内容及参考文献）

（2）不少于5000汉字的科技翻译资料一份（并将原文和译文用A4打印加

自设计封皮一起装订成册）

（3）毕业论文简介（A4纸打印1~2页）（包含题目、专业、年级、姓名、

指导教师、毕业论文所做的工作、解决的问题、创新之处等）

（4）毕业设计任务书（加在毕业论文目录之前和毕业论文一起装订，）

（5）开题报告（加在毕业论文目录之前和毕业论文一起装订，）

（6）毕业设计工作中期检查表I、U

注（4）（5）（6）加在毕业论文目录之前和毕业论文一起装订。

11.毕业设计（论文）随正式论文一律附交电子文档（光盘或软盘）。

被推荐参

加学校优秀毕业设计（论文）3%评选的，还要另附（符合发表格式要求的）修改为5000字左右的电子文档。

2005年12月修订

大学

毕业设计（论文）工作实施细则（试行）

根据《毕业设计（论文）工作暂行规定》，为了进一步规范毕业设计（论文）工作的各个环节，结合我院实际情况，经院教学指导委员会讨论，院长办公联席会议通过，对我院毕业设计（论文）工作特制订以下实施细则。

一、指导教师资格

毕业设计（论文）的指导教师原则上应由各专业具有中级（含中级）以上专

业技术职务的教师担任。

也可以聘任具有相应职称、学术水平高的工程技术人员担任。

指导教师名单由各系系主任核定，报分管教学的副院长批准后实施。

二、课题的命题过程

1.命题的基本原则是：

（1）目标原则：

命题必须符合专业培养目标，具有一定的深度、广度与新颖性，能使学生得到比较全面的训练。

（2）价值原则：

命题应具有一定的学术研究或应用开发价值，尽可能做到理论与实际相结合，体现学科的发展性与应用性。

（3）能力原则：

命题的难度应考虑学生完成命题的条件与能力，因材施教。

（4）兴趣原则：

应考虑学生对命题的兴趣与探索研究的积极性。

（5）多样化原则：

命题应注意题目的不断更新与类型的多样化，同一指导教师的设计（论文）课题选题和近三届毕业设计课题的重复率不高于50%，题目数量应满足一人一题的基本要求。

2.课题的审核

由各专业指导教师确定后的课题，填写《毕业设计课题申请表》。

经系

主任汇总后，报院毕业设计领导小组审核，由分管教学的副院长批准。

3•确定课题的时间要求

一般在第七学期第15周前完成命题，对于经批准认可的命题，在第16周内向学生公布。

指导教师在实际指导过程中，一般不应随意更改命题，确实需要更改命题时，应办理相关手续。

三、选题与任务书

1•学生在教师指导下从公布的命题范围内选题。

2•学生自拟题目须经系主任审阅后指定指导教师，并报分管教