數(shù)字電子鐘--設計加詳細說明(全)

1、中國.電子技術課程設計總結報告題 目： 數(shù)字電子鐘學生姓名： 系 別： 專業(yè)年級： 指導教師：年月日一、設計任務與要求1、用單片機設計一個數(shù)字電子鐘，采用LED數(shù)碼管來顯示時間。2、顯示格式為：XX：XX：XX，即：時：分：秒。3、時間采用24小時制顯示，4、設置一個按鍵用于時間顯示方式的切換,能進行時間的調(diào)整，可暫停時間的變動。.二、方案設計與論證圖1 系統(tǒng)整體框圖1、單片機芯片選擇方案方案一：AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。主要性能有：與M

2、CS-51單片機產(chǎn)品兼容、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、 三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數(shù)器、八個中斷源、全雙工UART串行通道、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符、易編程。方案二：AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。主要性能有：兼容MCS51指令系統(tǒng)、32個雙向I/O口、256x8bit內(nèi)部RAM、3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷、時鐘頻率0-24MHz、2個串行中斷、可編程UART串行通道、2個外部中斷源、6

3、個中斷源、2個讀寫中斷口線、3級加密位、低功耗空閑和掉電模式、軟件設置睡眠和喚醒功能。從單片機芯片主要性能角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘單片機芯片選擇設計采用方案一。2、數(shù)碼管顯示選擇方案方案一：靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示，即當顯示器顯示某一字符時，相應的發(fā)光二極管恒定導通或截止。該方式每一位都需要一個8 位輸出口控制。靜態(tài)顯示時較小電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但因當所需顯示的位數(shù)較多時，靜態(tài)顯示所需的I/O口數(shù)較大，造成資源的浪費。方案二：動態(tài)顯示。動態(tài)顯示，即各位數(shù)碼管輪流點亮，對于顯示器各位數(shù)碼管，每隔一段延時時間循環(huán)點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但須保證掃描速度足夠快，人的視

4、覺暫留功能才可察覺不到字符閃爍。顯示器的亮度與導通電流、點亮時間及間隔時間的比例有關。調(diào)整參數(shù)可以實現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動態(tài)顯示節(jié)省了I/O口，降低了能耗。從節(jié)省單片機芯片I/O口和降低能耗角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘數(shù)碼管顯示選擇設計采用方案二。3、數(shù)碼管驅動選擇方案方案一：上拉電阻驅動方式。數(shù)碼管段碼與接有上拉電阻的單片機芯片I/O口相連，通過編程，單片機芯片即控制段碼電平的高低。該方式經(jīng)費低，但實物制作較復雜。方案二：74LS245芯片驅動方式。數(shù)碼管段碼與74LS245芯片B口相連，74LS245芯片A口與單片機芯片I/O口，通過編程，單片機芯片即可控制段碼電平的高低。該方式實物制作簡單，增

5、強驅動數(shù)碼管段碼能力。從實物制作簡易程度與驅動數(shù)碼管段碼能力角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘數(shù)碼管驅動選擇設計采用方案二。三、電路設計與參數(shù)計算1、單元電路設計和參數(shù)計算(1)電源電路本數(shù)字電子鐘設計所需電源電壓為直流、電壓值大小5V的電壓源 。從硬件實物設計簡易程度與經(jīng)費方面考慮，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到硬件設計要求。即本數(shù)字電子鐘設計用兩節(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)字電子鐘設計所需按鍵用于進行顯示時間的調(diào)整與設置擴展的小鍵盤。 單片機芯片4個I/O口可與按鍵直接相連，通過編程，單片機芯片即可控制按鍵接口電平的高低，即按鍵的開與關，

6、以達到用按鍵進行顯示時間的調(diào)整與設置擴展的小鍵盤的設計要求。(3)時鐘電路單片機芯片可使用內(nèi)部時鐘電路和外部時鐘電路兩種方式產(chǎn)生電路所需的時鐘脈沖，內(nèi)部時鐘電路實現(xiàn)可用石英晶體和微調(diào)電容外接即可達到，外部時鐘電路實現(xiàn)需要一個外部脈沖源引入脈沖信號以保證個單片機之間時鐘信號的同步。從硬件實現(xiàn)難易角度考慮，內(nèi)部時鐘電路的實現(xiàn)比外部時鐘電路的實現(xiàn)更簡易。既本數(shù)字電子鐘設計所需的時鐘源采用內(nèi)部時鐘電路實現(xiàn)。所用定時方式為工作方式1，石英晶振為12M，即最小定時時間為1us，最大定時時間約為65.5ms，其電路圖如下圖2所示。圖2 時鐘電路圖(4)驅動電路從實物制作簡易程度與驅動數(shù)碼管段碼能力角度出發(fā)，

7、本數(shù)字電子鐘設計采用數(shù)碼管段碼與74LS245芯片B口相連，74LS245芯片A口與單片機芯片I/O口，通過編程，單片機芯片即可控制段碼電平的高低的方式實現(xiàn)數(shù)碼管段碼控制，74LS245芯片圖如下圖3所示。圖3 74LS245芯片圖(5)LED顯示電路數(shù)字電子鐘設計的顯示模塊用8個一位數(shù)碼管實現(xiàn)，也可用兩個四位一體數(shù)碼管實現(xiàn)。兩種實現(xiàn)方式實現(xiàn)效果一樣。從實物制作的難易程度出，本數(shù)字電子鐘設計采用兩個四位一體數(shù)碼管實現(xiàn)。即數(shù)碼管引腳與單片機芯片和74LS245對應引腳相連接。(6)單片機電路本數(shù)字電子鐘設計采用AT89S52單片機芯片作為中央控制器，實現(xiàn)信號的輸出、LED的顯示及相關的控制功能。

8、2、總原理圖圖4最小系統(tǒng)控制原理圖3、元件清單四、仿真過程與仿真結果整體電路仿真圖如下圖5所示。圖5 整體電路仿真圖五、安裝與調(diào)試1、電路安裝安照電路原理圖把元器件安裝到已打好的銅板對應的位置，把個元器件固定在銅板后，用導線把對應的元器件的引腳相連接，再用焊錫焊接好即可。注意事項：（1）元器件的布局應盡量集中，且各個元器件間引腳的連線應盡量短、不彎曲，跳線盡量少。（2）各個元器件引腳的焊接不要虛焊。 2、電路調(diào)試把相應編譯好的目標程序代碼加載到單片機芯片AT89S52，可接上5V電壓源即開始進行硬件電路的調(diào)試工作。如果顯示結果不符合設計要求，即檢查電路各連接點是否正確連接，再次進行硬件電路的調(diào)

9、試工作，或是檢查代碼程序是否符合硬件電路的設計，若有錯即進行相應的修改，編譯后，再進行硬件電路的調(diào)試工作。如此反復操作，直到調(diào)試出正確結果。六、性能測試與分析系統(tǒng)上電后進行功能的測試，通過測試觀察到，系統(tǒng)上電后數(shù)碼管上顯示時間：12-00-00,接著按下K1按鍵調(diào)整時間小時數(shù)的顯示，即小時加1，按下K2按鍵調(diào)整時間分鐘數(shù)的顯示，即分鐘加1，按下K3按鍵調(diào)整時間秒數(shù)的顯示，即秒數(shù)加1。然后按下按鍵時間24 小時制的顯示。在24小時制的顯示的情況下，顯示時間制的數(shù)碼管上不顯示，只顯示時，分，秒；通過測試，本作品設計實現(xiàn)了數(shù)字電子鐘的基本功能，還增加了時間制轉換的功能，且系統(tǒng)工作穩(wěn)定。七、結論與心得

10、本單片機數(shù)字電子鐘系統(tǒng)的功能基本符合顯示格式為：XX：XX：XX， 即 時：分：秒。時間采用24 小時制顯示,設置一個按鍵用于時間顯示方式的切換。 經(jīng)過測試數(shù)據(jù)顯示, 系統(tǒng)的可靠性已經(jīng)基本能夠達到實際電子鐘的設計要求，同 時本單片機數(shù)字電子鐘系統(tǒng)具有擴展性。課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn)實際問題、提出實際問題、分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際學習能力、動手能力的具體訓練和考察過程。在此次數(shù)字鐘設計過程中, 在學習新知識的同時，把在課程中學到的理論知識運用到實際作品設計、操作中，更進一步地熟悉了單片機芯片的結構及掌握了其工作原理和具體的使用方法與相關元器件的參數(shù)計算方法、使用方法，了解了電路的開發(fā)和制作及課程設計報告的編寫。加深了對相關理論知識及專業(yè)知識的掌握度，增強自身的動手能力，鍛煉及提高了理解問題、分析問題、解決問題的能力，更深刻的體會到了理論聯(lián)系實際的重要性，進一步掌握畫圖軟件的使用和提高相應的畫圖操作水平及技巧。從課題的開始到最終的完成，本課程設計及報告論文是在指導老師的精心指導和同學的熱心幫助下順利完成的。此外衷心感謝在本次課程設計中指點和幫助我的指導老師與同學！感謝學院為我們提供了良好課程設計儀器設備及學習環(huán)境。八、參考文