1103010116杜晓东硬件.docx
- 文档编号:29107584
- 上传时间:2023-07-20
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:898.45KB
1103010116杜晓东硬件.docx
《1103010116杜晓东硬件.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《1103010116杜晓东硬件.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1103010116杜晓东硬件
摘要
随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用,单片机太闲出越来越重要的价值,本系统为以单片机为核心的定时报时系统的设计论述了一种以AT89C52单片机为主控制单元的定时报时系统。
该控制系统可以设定当前时间和设定标时间并在到时后蜂鸣器工作。
该系统主要设计了相关的硬件电路。
硬件电路主要包括AT89S51单片机最小系统LED显示电路与报时电路等。
关键词:
单片机;定时;报时
目录
引言3
1.简介4
1.基于单片机的数字钟介绍4
2.硬件设计6
5.仿真10
6.总结11
参考文献12
引言
时间是现代社会中不可缺少的一项参数,无论是平时生活还是社会生产都需要对时间进行控制,有的场合对其精确性还有很高的要求.采用单片机进行计时,对于社会生产有着十分重要的作用。
本文首先介绍了单片机和时钟的概念,然后根据设计要求提出系统总体设计方案,并设计各部分硬件模块和软件模块,再用设计的具体软件程序,用PROTEUS软件进行仿真和调试,结果证明该设计系统的可行性。
由于AT89S51系列单片机的控制器运算能力强,处理速度快,可以精确计时,很好地解决了实际生产生活中对计时高精确度的要求,因此该设计在现代社会中具有广泛的适用性。
1.简介
1.基于单片机的数字钟介绍
1.1单片机定义:
“单片机”就是将计算机的基本部件集成到一块芯片上,包括CPU(CentralProcessingUnit)、ROM(ReadOnlyMemory)、RAM(RandomAccessMemory)、并行口(ParallelPort)、串行口(SerialPort)、定时器/计数器(Timer/Counter)、中断系统(InterruptSystem)、系统时钟及系统总线等。
2.数字钟介绍:
时钟是将小时、分钟、秒钟显示于人的肉眼的计时装置。
而单片机模块中最常见的正是数字钟,数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。
而LED电子定时时钟是以单片机为基础的数字电路实现对时、分、秒的数字显示的数字计时装置,它的计时周期为12小时,另外应有校时功能和一些显示日期、闹钟等附加功能。
由于时钟的实用性和在人们生活中的重要性,所以尝试设计以单片机为核心的数字时钟是很有意义的。
钟表原先的报时功能已经原不能满足人们日益增长的要求,现代的电子时钟多带有类似自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等功能。
2.本系统的特点和功能介绍
1.特点:
我所设计的是LED显示的自动报时系统,是一种基于单片机技术的电子产品,用到的单片机芯片是AT89C52芯片,除此之外还包括晶振电路和复位电路构成单片机最小应用系统,还有按键电路,显示电路,报时电路等等。
计时方案采用软件控制利用AT89C52单片机内部的定时/计数器进行定时,配合软件延时实现时、分的计时。
2.本单片机报时控制系统具备以下功能
(1)有电子时钟,定时闹铃功能。
(2)时钟显示功能:
4位LED从左到右依次显示“分分秒秒”,采用12小时制显示。
(3)采用4个独立按键(移位键、加1键、减1键、校时置入键)
移位键:
每按动移位键一次,小数点从左向右移动1位。
加1键:
对小数点所在位的数什进行十进制加1。
减1键:
对小数点所在位的数值进行十进制减1。
校时置入键:
将显示的时间值置入实时时钟的计时缓冲区。
(4)预设定时时间到则发出闹铃声
2.硬件设计
一、总体设计方案
本LED定时闹钟,是以单片机及外围接口电路为核心硬件,辅以其他外围硬件电路,用软件程序来实现的。
单片机定时报时控制系统硬件原理图见设计原理图如下图所示。
主控制器
AT89C52
晶振
LED显示电路
图2-1总体设计方框图
二、硬件结构设计
1、51单片机的最小系统(见图2-2、2-3、2-4所示)
在晶振电路中XTAL1、XTAL2为AT89C52中连接晶振的管脚,本系统中所使用的晶振频率为12MHZ。
XTAL1为振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端,XTAL2为振荡器反相放大器的输出端。
其中电容C18、C19起着系统时钟频率微调的作用,因此,在本定时报时系统的实际应用中一定要注意正确选择参数(30±10PF),并保证对称性(尽可能匹配),可能的话,温度系数要尽可能的低。
实验表明这两个电容元件对时钟走时误差有较大关系。
本系统采用了RC复位电路,其实现简单,成本低,但复位可靠性相对较低。
当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
2、显示部分设计
用4位LED七段数码管作为显示器,到达定时时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号,然后去触发一音频发生器实现报时。
其驱动电路简单。
采用了两片74HC595来驱动段码,8个510欧姆的限流电阻。
图2-2引脚图
图2-3晶振图2-4复位电路
图2-4LED显示器
图2-5显示驱动部分
3、电源部分设计
如果是用电池供电,就比较方便携带,但是本系统,采用了数码管作为显示器,功耗较大,需要经常更换电池。
况且,本系统的体积较大,即使使用电池供电也不能随身携带,因此,用电池供电不大合适,所以用外部稳压电源来供电。
应当说明的是,尽管有很多型号的7805三端稳压集成芯片,其标称最大输出电流均为1.5v,但在实际应用中,该最大的输出电流值往往取决于两个方面:
足够的散热面积和不同的成产厂家。
在设计中必须保证7805的输入电压Vi和输出电压Vo的压差大于2.5v,否则会失去稳压能力;同时考虑到功耗问题,此压差有不宜太大,太大则增加7805本身的功率消耗,增加芯片的温升,不利于安全。
因此,本系统采用9v直流稳压源。
图2-6电源电路
4、串口通部分块设计
软件程序可通过此口写入51单片机中,其原理图如图2-7所示。
5、报时部分的设计
报时指示可以有声或光两种形式,本系统采用声音指示。
关键元件是蜂鸣器,蜂鸣器有无源和有源两种,前者需要输入声音频率信号才能正常发声,后者则只需外加适当直流电源电压即可,元件内部已封装了音频震荡电路,在得电状态下即起振发声。
市场上的有源蜂鸣器分为3V、5V、6V等系列,以适应不同的应用需要,本系统采用5V有源蜂鸣器实现报时。
由软件产生方波输出经三极管放大后驱动蜂鸣器发音,不用硬件振荡电路,电路图如图2-8所示。
图2-7串口通信电路
图2-8报时电路
6、键盘部分的设计
如果设置过多按键,将会占用较多I/O口,而且会给布线带来不便,因此采用4个独立按键。
由于按键较少,在修改时间时就不能直接输入,只能通过加或减完成,稍为麻烦一些,但其程序简单,而且并不需要经常修改时间。
5.仿真
通过Proteus画出的总体硬件电路图如下所示。
图2-10总体硬件电路图
6.总结
由于时间,还有能力与精力的关系,对程序还不完善,键盘处理部分的程序未能加入进去,该系统还需要以后进行完善。
通过本次的课程设计,我学会了单片机的一般设计过程,通常都要进行系统扩展与配置,因此,要完成一个单片机的设计工作,必须依次做到下述工作:
1、硬件电路的设计、组装与调试;
2、应用软件的编写、调试;
3、完整应用软件的调试、固化和脱机运行。
而在进行硬件系统设计时我们应当尽量做到:
(1)、尽可能的选择典型电路,并符合单片机的常规使用方法;
(2)、在充分满足系统功能要求前提下,留余地以便于二次开发;(3)、硬件结构设计应与软件设计方案一并考虑;(4)、整个系统相关器件要力求性能的匹配;(5)、硬件上要有可靠性与抗干扰设计;(6)、充分考虑单片机的带载驱动能力。
课程设计过程也使我了解了自己能力的不足,在实际的编程以及调试程序过程中,我发现自己应该学的还有太多太多,不过通过资料收集和文献查询等方法,找出了设计过程中的一些问题以及解决问题的方法,从而完成了这个设计任务。
这次自己所做的设计取得了一些宝贵的经验,提高了自己的动手能力,为将来的学习和工作很有好处。
总之,理论必须和实际结合才有威力,知识必须通过应用才能实现其价值!
所学的东西最终是要面向社会,是在以后的工作能够更好的应用,此时的知识积累是为以后的工作做好坚实的基础。
这个设计总体上不算完美,但是在这个课程设计的经历的好处是不可估量的。
参考文献
[1]孙育才.《单片微型计算机及其应用》.南京:
东南大学出版社.2004
[2]潘新民王燕芳.《微型计算机控制技术》.北京:
电子工业出版社2003
[4]李群芳.《单片机原理及接口技术》.北京:
电子工业出版社,2008
[5]李光飞.《单片机课程设计实例指导》.北京:
北京航空航天大学出版社
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 1103010116 杜晓东 硬件