基于单片机的电子时钟设计《单片机技术》说明书本科学位论文.doc
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1、课程设计(论文)题 目 名 称 基于单片机的电子时钟设计 课 程 名 称 C51应用技术课程设计 学 生 姓 名 学 号 系 、专 业 电气工程系 指 导 教 师 2014年6月3日 邵阳学院课程设计(论文)任务书年级专业学生姓名学 号题目名称基于单片机的电子时钟设计设计时间2014年6月3日2014年6月16日课程名称C51应用技术课程设计课程编号121200105设计地点数字控制与PLC实验室创新实验室(214)(305)一、 课程设计(论文)目的课程设计是在校学生素质教育的重要环节,是理论与实践相结合的桥梁和纽带。单片机课程设计,要求学生更多的完成软硬结合的动手实践方案,解决目前学生课程
2、设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象. 单片机课程设计是继电子技术、和单片机原理与应用课程之后开出的实践环节课程,其目的和任务是训练学生综合运用已学课程“电子技术基础”、“单片机原理及应用”的基本知识,独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。二、 已知技术参数和条件1、89C51系列单片机2、KEIL 软件;Wave软件3、THKSCM-1型单片机实验系统。三、 任务和要求1、用6个7段LED数码管作为显示设备,设计时钟功能; 2、可以分别设定小时、分钟和秒,复位后时间为00:00:00; 3、秒钟复位功能,秒复位键按下后,秒回到00;4、要
3、求设计出电气原理图;设计出程序流程图;设计出程序。注:1此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效;2此表1式3份,学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件(包括实验室、主要仪器设备等)1、单片机课程设计指导,中南大学出版社,张一斌等2009年9月2、单片机实验与实践教程,北京航空航天大学出版社,何立民等2004年7月3、THKSCM-1型单片机实验系统实验指导书、KEIL 软件,WAVE 软件4、数字控制与PLC实验室”THKSCM-1型单片机实验系统”。五、进度安排2014年6月3日-4日:收集和课程设计有关的资料,熟悉课题任务何要求总体方案设计2014
4、年6月5日-6日:硬件电路设计2014年6月7日-9日:软件设计2014年6月10日-12日:系统调试改进2014年6月13日:整理书写设计说明书2014年6月14日:答辩并现场考核六、教研室审批意见 设计目的明确,要求合理,难度适中,符合课程设计教学要求。教研室主任(签名): 年 月 日七|、主管教学主任意见 符合课程设计要求。 主管主任(签名): 年 月 日八、备注指导教师(签字): 学生(签字):邵阳学院课程设计(论文)评阅表学生姓名 学 号 系 电气系 专业班级 题目名称 基于单片机的电子时钟设计 课程名称 C51应用技术 一、学生自我总结 通过这次课程设计我也发现了自身存在很多缺点。
5、理论知识太少了,还有总是不能完全浸下心来学习,这是一个很大的缺点,但是,俗话说,知错能改善莫大焉,在今后的学习过成我会尽力改正这些点,也尽力去学习别人的优点。最后在这里衷心的感谢老师安排了这次电子技术课程设计,感谢王老师的辛勤付出。这种综合型的设计课,不仅对我们今后的发展有着重要的影响,也是对我们过去所学的一个总结,还是非常感谢王老师的指导与帮助,让我学到了很多和成长了许多。 学生签名: 年 月 日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权 重304030单项成绩指导教师评语: 指导教师(签名): 年 月 日注:1、本表是学生课程设计(论文)成绩评定的依据,装订在设计说明书(或论文)的
6、“任务书”页后面;2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。摘 要 在日新月异的21世纪里,家用电子产品得到了迅速发展。许多家电设备都趋于人性化、智能化,这些电器设备大部分都含有CPU控制器或者是单片机。单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点,近几年得到迅猛发展和大范围推广,广泛应用于工业控制系统、通讯设备、日常消费类产品和玩具等。 本文设计的电子万年历属于小型智能家用电子产品。利用单片机进行控制,实时时钟芯片DS12C887时钟芯片进行记时及掉电存储,外加键盘电路和显示电路,可实现时间的调整和显示。电子万年历既可广泛应用于家庭,也可应用于银行、邮电、
7、宾馆、医院、学校、企业、商店等相关行业的大厅,以及单位会议室、门卫等场所。因而,此设计具有相当重要的现实意义和实用价值。关键词:高精度时钟;DS12C887;STC89C52RC;LCD1602目录摘要.引言.11系统总体设计.21.1 系统设计的主要内容和具体要求.21.1.1 主要内容.21.1.2 具体技术要求:.21.2 设计方案.31.2.1 方案:基于DS12C887的电子时钟设计.32系统硬件电路设计.42.1 单片机控制电路.42.1.1 STC89C52的引脚及功能.4 2.1.2 复位电路.62.1.3 晶振电路.72.2 DS12C887时钟电路.72.2.1 器件介绍.
8、72.2.2 DS12C887与单片机的连接.82.31602液晶显示屏.82.4 键盘电路.112.5 闹铃电路.112.6 电子时钟原理图.123系统软件程序设计.134结论.14参考文献.15附录:电子钟设计电路实物图.16致谢.17 引言 数字时钟具有性能稳定、精确度高、成本低、易于产品化,以及方便、实用等特点。适用于家庭、公司、机关等众多场所。为人们的日常生活、出行安排提供了方便,成为人们日常生活中不可缺少的一部分。 近些年,随着科技的发展和社会的进步,人们对数字钟的要求也越来越高,传统的时钟已不能满足人们的需求。多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化,有电子时钟、数字闹
9、钟等等。单片机在多功能高精度时钟中的应用已是非常普遍的,人们对高精度钟的功能及工作顺序都非常熟悉,但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。由单片机作为数字钟的核心控制器,可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能,将其时间数据经单片机输出,利用显示器显示出来。通过键盘可以进行定时、校时功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管显示技术。 本文提出了一种基于STC89C52RC单片机的时钟设计方案,本方案以STC89C52RC单片机作为主控核心,与时钟芯片DS12C887、独立按键、1602LCD显示等模块组成硬件系统。在硬件系统中设有独立按键和LCD显示器,根据使用者的需要可以随时对时间进行
10、校准与设定等操作,综上所述此电子时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点,符合电子仪器仪表的发展趋势,具有广阔的市场前景。 1系统总体设计 人机接口电源电路软件控制程序单片机控制电路显示电路图1.1 系统总体设计图1.1系统设计的主要内容和具体要求1.1.1主要内容 本次设计的题目是基于DS12C887的高精度时钟的设计,可以正常的显示年、月、日、时、分、秒。本系统利用单片机实现具有计时、校时等功能的数字时钟,是以单片机STC89C52为核心元件,同时采用1602液晶显示屏动态显示“时”、“分”、“秒”的现代计时装置。与传统机械表相比,它具有走时精确,显示直观等特点。
11、另外具有校时功能,利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活,便于功能的扩充等优点。 本次设计可分为两部分:硬件部分、软件部分。硬件部分包括:STC89C52单片机、DS12C887时钟芯片、1602LCD液晶显示器。主要由STC89C52单片机、实时时钟芯片电路、液晶显示输出电路、键盘输入电路等几大部分组成。具体说来,系统智能控制部分由单片机及其相关的外围电路组成,外围电路包括复位电路、晶振电路、键盘设计、闹铃电路及电源电路。利用单片机将复位电路、动态显示电路、电源电路等正确的连接在一起,并通过单片机的编程来实现本次设计任务中的要求。软件部分主要包括了主程序模块,DS12C887模块,LCD160
12、2模块,键盘控制模块。1.1.2 具体技术要求(1)在1602液晶上显示年、月、日、星期、时、分、秒,并且按秒实时更新显示。(2)具有闹铃设定及到时报警功能,报警响起时按任意键可取消报警。(3)能够通过按键随时调节各个参数,按键可设计4个有效键,分别为功能选择键、数值增大键、数字减小键和闹铃查看键。(4)每次有键按下时,蜂鸣器都以短“滴”声报警。(5)利用DS12C887自身掉电可继续走时的特性,设计实现断电时间不停、再次上电时间仍然准确显示在液晶上的功能。1.2 设计方案 时钟电路有各种各样的,在不同的要求和条件下有着各自的优势,本设计的题目是高精度时钟的设计,根据设计要求时钟显示正常的年、
13、月、日、星期、时、分、秒。要想实现上述功能,所以设计要从电路设计的性价比、显示时间的精确以及稳定性为前提。本设计是要将硬件系统和软件系统有机的结合在一起,方可实现我们设计任务中的各项要求。1.2.1 方案:基于DS12C887的电子万年历设计 在以单片机为核心构成的装置中,经常需要一个实时的时钟和日历,以便对一些实时发生事件记录时给予时标,实时时钟芯片便可起到这一作用。过去多用并行接口的时钟芯片,如MC146818,DS12887等。它们已能完全满足单片机系统对实时时钟的要求,但是这些芯片与单片机接口复杂、占用地址,数据总线接线多、芯片体积大占用空间多、近年来串行接口的各种芯片在单片机系统中应
14、用愈来愈多,串行接口的实时时钟芯片也出现了不少,DS12C887是一个综合性能较好且价格便宜的串行接口实时时钟芯片。 利用单片机进行控制,采用DS12C887作为实时时钟芯片,并与单片机进行同步通信,外加显示电路、键盘电路、闹铃电路,即构成一个基本的电子万年历系统。若还要添加其他功能,在这基础上外扩电路即可。由于在系统设计时,需要考虑以下几点因素:功耗低、精确度高、软件编程较简单,芯片的体积小、芯片成本低等,而DS12C887芯片有上面所述的诸多优点,所以本设计采用此方案。2系统硬件电路设计 按照系统设计功能的要求,初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、供电模块、键盘接口模块、显示模块和闹铃模
15、块共6个模块组成,电路系统构成框图如图2.1所示。 STC89C52RC控制芯片键盘扫描电路DS12C887时钟电路LCD1602显示闹钟电路供电电路图2.1实时日历时钟电路系统构成框图2.1单片机控制电路 单片机控制系统包括STC89C52单片机以及它的外围电路(晶振电路和复位电路)。2.1.1 STC89C52的引脚及功能。 单片机STC89C52的管脚说明如图2.2所示。图2.2 STC89C52管脚图(1)主要电源引脚VCC电源端GND接地端(2)外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1接外部晶体的一个引脚。在单片机内部,它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时,
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