课程设计 单片机中间.docx
- 文档编号:30473549
- 上传时间:2023-08-15
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:481.80KB
课程设计 单片机中间.docx
《课程设计 单片机中间.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《课程设计 单片机中间.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
课程设计单片机中间
多功能数字电子时钟
摘要
针对本设计要求,我们采用了以AT89C51单片机为核心,LCD液晶屏幕为显示系统的,由按键、温度采集、定时闹铃等功能模块组成的数字时钟。
基于题目基本要求,本系统对时间显示和温度采集系统行了重点设计。
AT89C51系列单片机非常流行,网络书籍资料详尽,便于我们学生参考。
电源模块采用了直流交流双供电系统,使用更加方便。
数字时钟则采用了现成的时钟模块DS1302,减少了编程的麻烦,而且精确度也比纯软件有所提高。
而测温模块则采用了流行的DS18B20,它的实用不仅大大减少了I/O口的占用,而且精读也满足我们试验的要求。
本系统大部分功能由软件来实现,吸收了硬件软件化的思想,大部分功能通过软件来实现,使电路简单明了,系统稳定性大大提高。
经验证,本系统成功的实现了要求的基本功能,还可以对它进行功能的拓展等等二次开发,灵活性很强。
课程设计报告
0.说明
分工情况明细:
XXX
负责理论知识
XX,XX
负责查找资料
XXX
排版及其他
1.方案论证与比较
1.1显示部分
显示部分是本次设计的重要部分,有以下两种方案:
方案一:
采用七段数码管LED显示,它可分静态显示和动态显示。
对于静态显示方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,且可靠性也较低。
而对于动态显示方式,虽可以避免静态显示的问题,但设计上如果处理不当,易造成亮度低,有闪烁等问题。
而且不太美观;
方案二:
采用LC1602D显示。
LCD1602液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点,对于信息量较少的系统,是比较适合的。
鉴于上述原因及价格时间因素,我们采用方案二。
1.2数字时钟
时钟电路总的来说有两种方案:
方案一:
用软件实现数字时钟。
其原理为:
在单片机内部存储器设定三个存储单元用来分别存放时钟的时、分、秒信息。
利用定时器与软件结合实现1秒定时中断,每产生一次中断,存储器内相应的秒值加1;若秒值达到60,则将其清零,并将相应的分字节值加1;若分值达到60,则清零分字节,并将时字节值加1;若时值达到24,则将时字节清零。
该方案具有硬件电路简单的特点,但当单片机不上电,程序将不执行。
而且由于每次执行程序时,定时器都要重新赋初值,所以该时钟精度不高。
方案二:
方案采用专用时钟芯片DS1302。
该芯片内部采用石英晶体振荡器,且具有完备的时钟闹钟功能,因此,可直接对其以用于显示或设置,使得软件编程相对简单。
为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作,芯片内部包含电池组。
当电网电压不足或突然掉电时,可使系统自动转换到内部电池供电系统。
而且即使系统不上电,程序不执行时,锂电池也能保证芯片的正常运行,以备随时提供正确的时间。
基于DS1302时钟芯片的上述优点,本设计采用方案二完成数字时钟的功能。
1.3温度采集
测温模块也是本次设计的重要部分,有以下两种方案:
方案一:
采用热敏电阻,可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围,但热敏电阻的精度、快速性、灵敏度较差,达不到检测小于1摄氏度信号的分辨率;
方案二:
采用温度传感器DS18B20。
DS18B20数据手册上指出它可以从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围,且DS18B20测量精度高,增值量为0.5摄氏度,在一秒内把温度转化成数字,测得的温度值的存储在两个八位的RAM中,单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度,使用方便。
当然,在电路的连接上也相当的简单。
基于DS18B20的众多优点,我决定选取DS18B20来测量温度。
1.4电源模块
由于设计要求DC/AC双电源供电,所以有一下两种方案:
方案一:
采用干电池作为系统电源。
但需经常换电池,不舍和长久的使用。
方案二:
采用开关电源系统做电源并后用稳压器件稳压,干电池做辅助电源,不仅不需要经常更换电源,并且当市电停止时能够采用干电池做为系统电源,使用更加安全可靠
基于以上分析,我们决定采用方案二。
2.总体方案
2.1工作原理
本设计采用AT89C51单片机作为本系统的控制模块。
单片机可把由DS18B20、DS1302、AT24C02中的数据利用软件来进行处理,从而把数据传输到显示模块,实现温度、日历和闹铃的显示。
以LCD液晶显示器为显示模块,把单片机传来的数据显示出来,并且显示多样化。
在显示电路中,主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。
2.2总体设计
电源模块
图一:
系统框架图
电源模块采用了直流交流双供电系统。
数字时钟采用了DS1302
测温模块采用了DS18B20
3系统硬件设计
3.1单片机最小系统
图2单片机最小片系统
由理论可知,当代单片机的最小系统可只由晶振,复位电路和电源部分组成。
上图中的复位采用的是上电复位加手动复位两种方式。
3.2测温模块
图3测温模块与DS18B20封装图
温度测量传感器采用DS18B20的单总线数字化温度传感器,测温范围为-55℃~125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率达到0.0625℃,采用寄生电源工作方式,CPU只需一根口线便能与DS18B20通信,占用CPU口线少,可节省大量引线和逻辑电路。
接口电路如图3所示。
3.3时钟模块
图4时钟模块电路图及DS1302管脚图
图5DS1302引脚配置图
3.4电源模块
图6电源模块电路图及7805封装图
从以下的数据表中我们可以看出7805芯片可以满足我们的需求:
3.5显示模块
图7显示模块电路图
图7LM016L显示的图形与对应的字符串代码
3.6整体电路
见附录一。
4.系统软件设计
4.1主程序流程
图8主程序流程图
4.2时间程序流程
图9时间程序流程图
4.3温度测量程序流程
图8温度测量程序流程图
5.设计总结
我们几个人经过多天的努力,在网络和同学的的帮助下终于完成了这次任务,设计出了符合要求的数字电子钟。
多功能时钟还具有掉电也不会丢失时间、闹铃等信息的优点,可避免不必要的烦恼,设计更加的人性化和智能化。
经过这次的实践,也可以说是经过了多天的学习,尽管期间苦难重重,但我从中学习了不少新的知识和解决困难的方法,也体验到了自主创作的快乐。
在此特别感谢中北大学信息与通信工程学院的鲜浩老师,鲜浩老师平时以他不拘的授课方式最大限度的给予我们有关单片机在实际工程中应用的有关知识。
对我们影响颇大!
6.参考资料
[1]徐淑华,程退安等.单片微型机原理及应用.哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版社.2005.1
[2]孙余凯.精选实用电子电路260例.北京:
电子工业出版社.2007.6
[3]《LCD1602A数据手册》
[4]《DS1302数据手册》
[5]《DS18B20数据手册》
[6]《AT24C02数据手册》
【附录】
附一:
原程序代码
附二:
电路原理图(主电路及电源模块)
附三:
部分结果截图
- 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:
- 课程设计 单片机 中间