带整点报时与闹钟功能的数字钟.docx
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带整点报时与闹钟功能的数字钟
Ⅰ、设计任务与要求 2
1.1基本设计任务 2
1.2控制设计任务 2
1.3软件设计任务 2
Ⅱ、方案设计与论证 3
2.1显示方案 3
2.2控制方案 3
2.3语音芯片方案 3
Ⅲ、总体设计 3
3.1系统硬件电路设计 4
3.1.1显示及控制模块 4
3.1.2语音报时模块 5
3.2系统软件设计 6
3.2.1软件计时的分析与计算 6
3.2.2系统软件设计 7
Ⅳ、测试结果及结果分析 7
4.1测试仪器及工具 7
4.2测试步骤 8
4.2.1预备工作 错误!
未定义书签。
4.2.2正式测试 错误!
未定义书签。
4.3测试结果 8
4.4测试结果分析 8
Ⅴ、创新点 8
5.1添加语音报时模块 8
5.2实用性 8
Ⅵ、总结与心得 8
参考文献 错误!
未定义书签。
附件一:
参考程序 错误!
未定义书签。
附件二:
总原理图 8
附件三:
元器件清单 9
摘要:
命题要求设计数字钟。
本设计是以STC89C51单片机为核心器件,应用ISD1420,74HC573等器件,实现命题要求。
经过测试,该数字钟达到所有命题所要求的技术指标。
在此基础之上,本设计添加了语音模块,使设计更为人性化。
关键词:
数字钟;闹钟;调整;整点报时。
Ⅰ、设计任务与要求
本任务为:
数字钟。
设计任务具体内容如下:
1.1基本设计任务
依据命题题意,本设计采用89C51进行24小时计时并显示。
要求其显示时间范围是00:
00:
00~23:
59:
59,具备有时分秒校准功能。
数字钟上面要带有闹钟,闹钟与时钟之间能随时切换,闹钟具备时分秒设置功能。
1.2控制设计任务
由于本设计采用手动校准时钟与手动设置闹钟方案,所以要求用较少的按键来达到切换闹钟与时钟、时钟时分秒校准、闹钟时分秒设置等功能。
1.3软件设计任务
数字钟的所有计时都要由软件控制实现。
用软件对几个按键所得信号进行相应改变,以控制时钟与闹钟的显示。
通过软件对闹钟与时钟进行比较,当时钟所显示时间与闹钟一样时,要启动报时模块。
Ⅱ、方案设计与论证
2.1显示选择方案
1.液晶显示方案:
液晶显示范围广,能显示的东西多,显示效果明显,但是价格昂贵,程序比较复杂,需要占用较多的系统资源。
2.数码静态显示:
控制方式相当简单,价格比较便宜,但需占用较多I/O口,硬件连接复杂,显示效果一般。
3.简单数码动态显示:
控制方式相对简单,价格比较便宜,且占用I/O口较少,硬件连接简单,但显示效果一般。
4.带译码器数码动态显示:
控制方式相对简单,占用I/O口最少,硬件连接简单,但显示效果一般,需要较多外围芯片,价格比较昂贵。
经过反复比较,在四种方案中选取了第3种——简单数码动态显示方案,此方案成本低,功能已经足够满足数字钟的需要,而且硬件软件均比较简单。
2.2控制选择方案
1.直接加减:
使用7按键,1按键切换闹钟,6按键对时分秒分别加减,控制方式相当简单,但需要较多按键与I/O口,功能一般,成本较高。
2.矩阵键盘:
使用16按键对时分秒直接设置,能最为灵活的对数字钟进行设置,功能强大,但控制方式相对困难,成本较高,需要较多按键与I/O口。
3.换位加减:
使用4按键,1键切换闹钟,1键换位,另两键加减,控制方式相对简单,占用I/O口少,成本低廉,但功能一般。
经过反复比较,在3种方案中选取了第3种——换位加减,此方案成本低,功能已经足够满足数字钟的需要,而且硬件软件均比较简单。
2.3语音芯片方案
在众多的语音芯片中,我们选取了ISD1420这款语音芯片,因为这款芯片价格相对较低,电路连接简单,控制程序亦简单,能够录制160段共20秒的分段语音,播放时可以随便组合使用,在功能上已经足够满足整点报时与闹钟的需求。
Ⅲ、总体设计
经过对各个方案分析比较,最终确定总方案如图3-1所示。
该系统所有模块都由主单片机控制。
其中,设计各个模块,包括单片机、显示模块、电机驱动、光电探测由四节AA电池供电。
电机驱动采用L298驱动芯片控制。
用光电传感器对边线的探测来控制距离。
通过单片机的机器周期计算时间计数周期,以达到计时目的。
图3-1 系统方案图
3.1系统硬件电路设计
3.1.1显示及控制模块
3.1.2语音报时模块
ISD1420是美国ISD公司出品的新型单片优质语音录放电路,较之以往所有的语音电路,具有专利技术的模拟处理存储方式,使录放音质极佳,没有常见的的背景噪音,且电路断电后语音内容仍不丢失。
电路内部由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。
一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。
图3-4 语音报时模块
3.2系统软件设计
3.2.1软件计时的分析与计算
单片机内部定时器有4种工作模式,方式0是13位计数器,由于计时时间过短,中断频率高,所以不选用此模式;方式2是自动重装式计数器,是8位计数器,同样中断频率过高;方式3也是8位计数器;方式1是16位计数器,综合考虑,选用方式1做精确计时。
由于51单片机是12分频,因此机器周期=晶振频率/12。
在该设计中,选用频率为12MHz的晶振,因此机器周期=1μs。
定时1s需要1000000个机器周期,因此通过20次定时器中断完成1s的定时,每次完成50000个周期的定时,因此每次给定时器的初值应该是TH0=B0H,TL0=3CH。
3.2.2系统软件设计
设计两套存储方案,一套存储时钟,一套存储闹钟,两者互不干涉,只有当两者相等时才会调用闹钟播放子程序,而当每次整点时则会调用整点报时子程序。
本设计有调用T0中断,并有以下子程序:
voiddelay(void) //延时子程序
voiddelay2(void) //1420专用延时子程序
voidplay(unsignedchartemp) //1420播放子程序
voiddisplay(void) //显示子程序
voidrdisplay(void) //闹钟显示子程序
voidring(void) //闹钟控制子程序
voidexamring(void) //闹钟播放子程序
voidzhengdian(void) //整点报时子程序
Ⅳ、测试结果及结果分析
4.1测试仪器及工具
测试仪器及工具:
电源一个。
4.2测试步骤
①、接上电源。
②、设定闹钟为00:
01:
00,并试听闹钟是否准确。
③、试听每次整点报时是否准确。
④、试验各按键功能是否正常。
4.3测试结果如下
闹钟与整点报时功能均正确无误,各按键功能均正常。
4.4测试结果分析
通过对测试数据的分析,可以看出,数字钟能实现时钟计时,并带有闹钟与整点报时功能,即数字钟已经实现了题目所给出的所有要求。
Ⅴ、创新点
5.1添加语音报时模块
在题目要求之外,本设计增加了语音报时装置,使得整点报时与闹钟均使用人性化录音来播放,整个设计都显得更为生动。
5.2实用性
Ⅵ、总结与心得
本作品是基于单片机制作,用到89C51,ISD1420,74HC573等芯片所制作的带整点报时与闹钟功能的数字钟,能广泛应用于日常生活当中,相当具有实用价值。
通过对该作品的制作,了解了各个模块之间相互协同工作的重要性,初步掌握如何控制好各个模块之间的关系。
通过对语音芯片ISD1420的使用,了解了语音芯片在设计中的重要作用,有益于对语音芯片的进一步学习。
本次电子综合实践也锻炼了我们的动手能力,但最重要的是锻炼了如何附件二:
总原理图如下:
附件三:
元器件清单
元器件清单报表
元件名称
数量
单片机AT89C51
一块
语音芯片ISD1420
一块
喇叭
一个
12M晶振
一个
单排排针
若干
电
容
220uF
5个
47uF
3个
10uF
3个
47nF
5个
33pF
5个
电
阻
470K
5个
100K
5个
10K
10个
5.1K
5个
4.7K
10个
1K
5个
470
3个
大板子
一块
驻基体
一个
4位共阴显示数码管
2个
排线
若干
附表一 元器件清单
- 配套讲稿:
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- 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:
- 整点 报时 闹钟 功能 数字