stm32電子鐘設(shè)計(jì)-課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 成績(jī)課程論文 題 目： 基于STM32的多功能電子時(shí)鐘 學(xué)生姓名： 梁健 學(xué)生學(xué)號(hào)： 系 別： 電氣信息工程系 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 年 級(jí)： 2010級(jí) 任課教師： 鄭曉東 電氣信息工程學(xué)院制 2013年3月 基于stm32的多功能電子時(shí)鐘 學(xué)生：梁健指導(dǎo)教師：鄭曉東電氣信息工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求51、設(shè)計(jì)任務(wù)52、設(shè)計(jì)要求5二、方案設(shè)計(jì)與論證51、單片機(jī)芯片選擇方案72、顯示選擇方案7三、硬件單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算81、電源電路82、按鍵電路83、rtc時(shí)鐘94、12864顯示電路95、溫度傳感器模塊10四、 軟件設(shè)計(jì)與流程圖101、主程序流程圖102、

2、顯示子程序流程圖123、按鍵子程序流程圖14五、總原電路及元器件清單161總原理圖16六、元器件清單26七、主程序26八、 參考文獻(xiàn)30摘要:本論文基于單片機(jī)原理技術(shù)介紹了一款于stm32芯片作為核心控制器的單片機(jī)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與制作，包括硬件電路原理的實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)、軟件程序編輯的實(shí)現(xiàn)、數(shù)字電子鐘正常工作的流程、原理圖仿真實(shí)現(xiàn)、硬件實(shí)物的安裝制作與硬件實(shí)物的調(diào)試過(guò)程。該單片機(jī)數(shù)字電子鐘采用stm32自帶的RTC,用lLCD12864能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間（顯示格式為：年月日時(shí)分秒），可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，時(shí)間可采用12 小時(shí)制顯示或24 小時(shí)制顯示，用12864做成菜單形式，鬧鈴提醒，可按自己的要求

3、設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤個(gè)數(shù),并增加溫度顯示。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、數(shù)字電子鐘、LCD12864、STM32、RTC，溫度傳感器一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、設(shè)計(jì)任務(wù) 用STM32設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子鐘，采用LCD12864來(lái)顯示并修改，時(shí)間或鬧鈴。2、設(shè)計(jì)要求 （1）顯示格式為：XXXXXX XXXXXX 即：年月日 時(shí)分秒。 （2）具有鬧鈴功能。（3）按鍵改變時(shí)間。（4）按鍵改變鬧鈴。（5）溫度的顯示。二、方案設(shè)計(jì)與論證整個(gè)系統(tǒng)用stm32單片機(jī)作為中央控制器，由單片機(jī)執(zhí)行采集內(nèi)部rtc值，時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)單片機(jī)I/O口傳給LCD12864，單片機(jī)模塊控制驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)顯示模塊，通過(guò)顯示模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出、LCD128

4、64的顯示及相關(guān)的控制功能。系統(tǒng)設(shè)有按鍵模塊用于對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整及擴(kuò)展多個(gè)小鍵盤，系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。設(shè)置？是顯示時(shí)間，溫度跳出?開(kāi)始 選擇更改時(shí)間，鬧鈴正常顯示圖1 系統(tǒng)整體框圖1、單片機(jī)芯片選擇方案方案一：stm32是一個(gè)低功耗，高性能32位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器。主要性能有：與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)

5、指針、掉電標(biāo)識(shí)符、易編程。方案二：AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。主要性能有：兼容MCS51指令系統(tǒng)、32個(gè)雙向I/O口、256x8bit內(nèi)部RAM、3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷、時(shí)鐘頻率0-24MHz、2個(gè)串行中斷、可編程UART串行通道、2個(gè)外部中斷源、6個(gè)中斷源、2個(gè)讀寫中斷口線、3級(jí)加密位、低功耗空閑和掉電模式、軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。從單片機(jī)芯片主要性能角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘單片機(jī)芯片選擇設(shè)計(jì)采用方案一既stm32。2、顯示選擇方案方案一：lcd

6、1286。顯示質(zhì)量高，沒(méi)有電磁輻射，可視面積大，應(yīng)用范圍廣，畫面效果好，數(shù)字式接口，”身材”勻稱小巧，功耗小。 方案二：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示，即各位數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮，對(duì)于顯示器各位數(shù)碼管，每隔一段延時(shí)時(shí)間循環(huán)點(diǎn)亮一次。利用人的視覺(jué)暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但須保證掃描速度足夠快，人的視覺(jué)暫留功能才可察覺(jué)不到字符閃爍。顯示器的亮度與導(dǎo)通電流、點(diǎn)亮?xí)r間及間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了I/O口，降低了能耗。從節(jié)省單片機(jī)芯片I/O口和降低能耗角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘數(shù)碼管顯示選擇設(shè)計(jì)采用方案一，既lcd12864顯示。三、硬件單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、電源電路本數(shù)

7、字電子鐘設(shè)計(jì)所需電源電壓為直流、電壓值大小5V的電壓源 。從硬件實(shí)物設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易程度與經(jīng)費(fèi)方面考慮，用兩節(jié)電壓值大小2.5V干電池與電路電壓源引腳相連接即可達(dá)到硬件設(shè)計(jì)要求。即本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)用兩節(jié)電壓值大小2.5V干電池做硬件電路電壓源。2、按鍵電路 本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需按鍵用于進(jìn)行顯示時(shí)間的調(diào)整與設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤。單片機(jī)芯片4個(gè)I/O口可與按鍵直接相連，通過(guò)編程，單片機(jī)芯片即可控制按鍵接口電平的高低，即按鍵的開(kāi)與關(guān)，以達(dá)到用按鍵進(jìn)行顯示時(shí)間的調(diào)整與設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤的設(shè)計(jì)要求。3、rtc時(shí)鐘 Stm32自帶rtc模塊 ， 實(shí)時(shí)時(shí)鐘是一個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器。RTC模塊擁有一組連續(xù)計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，在相應(yīng)軟件

8、配置下，可提供時(shí)鐘日歷的功能。修改計(jì)數(shù)器的值可以重新設(shè)置系統(tǒng)當(dāng)前的時(shí)間和日期RTC模塊和時(shí)鐘配置系統(tǒng)(RCC_BDCR寄存器)處于后備區(qū)域，即在系統(tǒng)復(fù)位或從待機(jī)模式喚醒后，RTC的設(shè)置和時(shí)間維持不變。系統(tǒng)復(fù)位后，對(duì)后備寄存器和RTC的訪問(wèn)被禁止，這是為了防止對(duì)后備區(qū)域(BKP)的意外寫操作。在RTC預(yù)分頻器余數(shù)寄存器(RTC_DIVH / RTC_DIVL)賦值可改變時(shí)間，在RTC鬧鐘寄存器(RTC_ALRH/RTC_ALRL)中改變鬧鈴時(shí)間。 4、12864顯示電路 數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)的顯示模塊用8個(gè)一位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，也可用兩個(gè)四位一體數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。兩種實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)效果一樣。從實(shí)物制作的難易程度出，

9、本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)采用兩個(gè)四位一體數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。即數(shù)碼管引腳與單片機(jī)芯片和74LS245對(duì)應(yīng)引腳相連接。5、溫度傳感器模塊 DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。1: 技術(shù)性能描述、 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理

10、器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 、測(cè)溫范圍 55+125，固有測(cè)溫誤差（注意，不是分辨率，這里之前是錯(cuò)誤的）0.5。、支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，如果數(shù)量過(guò)多，會(huì)使供電電源電壓過(guò)低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定。、工作電源: 35V/DC （可以數(shù)據(jù)線寄生電源） 、在使用中不需要任何外圍元件。4、 軟件設(shè)計(jì)與流程圖1、主程序流程圖主程序流程圖如下圖圖2所示否是更改數(shù)值顯示溫度Sec變了？開(kāi)啟rtc，初始化溫度進(jìn)入循環(huán)圖22、顯示子程序流程圖 顯示程序流程圖如下圖圖3所示。Y是否滿24h?顯示緩沖單元

11、清0返回NY是否滿60m?小時(shí)加1分值加1NRtc計(jì)數(shù)開(kāi)始循環(huán)次數(shù)加1是否滿1s?是否滿60s?秒值加1N開(kāi)始圖33、按鍵子程序流程圖 顯示子程序流程圖如下圖圖4所示。DISPLAY秒數(shù)加1秒值按鍵按下？分值按鍵按下？小時(shí)按鍵按下？切換鍵是否按下？YN小時(shí)=12?NY標(biāo)志位顯示B標(biāo)志位顯示A分離秒值個(gè)位、十位顯示分十位、個(gè)位分離小時(shí)個(gè)位、十位顯示秒十位、個(gè)位分離分值個(gè)位、十位顯示小時(shí)十位、個(gè)位分?jǐn)?shù)加1時(shí)數(shù)加1正常顯示？顯示HYYYY開(kāi)始圖4五、總原電路及元器件清單 1總原理圖 最小系統(tǒng)控制原理圖如下圖圖5所示, 12864原理圖如下圖圖6所示。圖5（1）：stm32f103引腳圖圖5（2）：指

12、示燈與復(fù)位電路圖5（3）：穩(wěn)壓電路，變壓電路，晶震圖6 2實(shí)物圖圖7 按鍵模塊圖8 stm32最小系統(tǒng)模塊圖9 歡迎界面圖10 選擇界面圖11 正常顯示界面圖12 選擇時(shí)界面圖13 調(diào)整時(shí)間界面圖14 調(diào)整鬧鈴界面圖15 鬧鈴開(kāi)始界面圖16 12864實(shí)物圖17 調(diào)溫度傳感器實(shí)物六、元器件清單STM32F103VET6一個(gè)杜邦線一束Lcd12864一個(gè)定位器（10k）一個(gè)Ds18b20一個(gè)插排一排電源一個(gè)銅柱兩個(gè)七、主程序/#include #include sys.h#include usart.h#include delay.h#include led.h #include key.h#i

13、nclude exti.h#include wdg.h#include timer.h #include rtc.h #include lcd12864.h#include ds18b20.h #include adc.h#include timer.h const u8 *COMPILED_DATE=_DATE_;/獲得編譯日期const u8 *COMPILED_TIME=_TIME_;/獲得編譯時(shí)間extern u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA;/輸入捕獲狀態(tài) extern u16TIM5CH1_CAPTURE_VAL;/輸入捕獲值short temp;int main(vo

14、id)/u16 adcx;u8 t=1; Stm32_Clock_Init(9);/系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置delay_init(72);/延時(shí)初始化uart_init(72,9600); /串口1初始化 KEY_Init(); LCD12864_initial(); /初始化12864液晶LCD_Clearh(); /12864液晶初始化 LED_Init(); /初始化與LED連接的硬件接口Adc_Init(); /AD轉(zhuǎn)換初始化EXTIX_Init(); /外部中斷初始化RTC_Init(); /時(shí)鐘初始化 xuanzhe(); /選擇你需要的操作while(DS18B20_Init()/初始化DS

15、18B20,兼檢測(cè)18B20LCD(3,0,失敗);delay_ms(500); LED0=!LED0;/DS0閃爍 while(1)temp=DS18B20_Get_Temp();if(temp0)temp=-temp;LCD(3,4,_); Show_dig(2,5,temp/10);/顯示溫度值 LCD12864_sendbyte(0,0x33); LCD12864_sendbyte(1,46); Show_digl(temp%10); LCD(2,7,); if(t!=timer.sec) t=timer.sec; Show_dig(1,0,timer.w_year);LCD12864

16、_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); elseShow_digl(timer.w_date); switch(timer.week)case 0:LCD(1,5,星期天);break;case 1:LCD(1,5,星期一);break;case 2:LCD(1,

17、5,星期二);break;case 3:LCD(1,5,星期三);break;case 4:LCD(1,5,星期四);break;case 5:LCD(1,5,星期五);break;case 6: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(0,0x

18、33);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);/顯示溫度值 LCD12864_sendbyte(0,0x33); LCD12864_sendbyte(1,46); Show_digxiaoshu(temp%10); LCD(2,7,); delay_ms(50); LCD12864_sendbyte(0,0x02); 8、 參考文獻(xiàn)1 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分第四版M.北京：高等教育出版社，1999.6.2 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版M.北京：高等教育出版社，1999.6.3王福瑞等單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全M北京航空航天大學(xué)出版社,1998(331337)4寧改娣,楊拴科DSP控制器原理及應(yīng)用M科學(xué)出版社，20025 周立功等.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.1.6 周立功等.ARM嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程M.北京：北京航空航天大學(xué)出