智能單片機(jī)萬(wàn)年歷時(shí)鐘電路

1、一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：本設(shè)計(jì)準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)的功能：(1) 顯示公歷日期功能(年、月、日、星期)。(2) 可通過(guò)按鍵切換年、月、日、星期的顯示狀態(tài)。(3) 可隨時(shí)調(diào)校年、月、日及星期。(4) 可每次增減一進(jìn)行時(shí)間調(diào)節(jié)。(5) 可動(dòng)態(tài)完整顯示年份，實(shí)現(xiàn)真正的萬(wàn)年歷顯示。二、方案設(shè)計(jì)與論證：1. 方案一：通過(guò)一段時(shí)間對(duì)專業(yè)書籍及多種設(shè)計(jì)方案的研究及分析，在計(jì)數(shù)電路芯片的選擇上可以采用74LS160或74LS90,在實(shí)現(xiàn)的電路中有兩種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)清零(異步置數(shù)和同步清零)；對(duì)于實(shí)現(xiàn)年、月、日、星期的顯示, 可采用LED液晶顯示屏、點(diǎn)陣式數(shù)碼管、LEDa碼管中的一種；在實(shí)現(xiàn)年、月、日、星期的校時(shí)方面，可設(shè)置K3

2、、 K2、 K1 三個(gè)開關(guān)分別作為年、月、日的校時(shí)控制開關(guān)，由于“日”與“星期”同步，因而控制“日”的同時(shí)也控制了“星期”。另外通過(guò)按鈕開關(guān)可以在日期與時(shí)間間切換和對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整。該方案的系統(tǒng)原理框圖如下：號(hào)圖中各單元電路的工作原理如下:32 / 32(1)計(jì)數(shù)器電路：包括年計(jì)數(shù)器、月計(jì)數(shù)器、日計(jì)數(shù)器、星期計(jì)數(shù)器 四部分。各部分分別完成對(duì)“年”、“月”、“日”、“星期”的計(jì)數(shù)。(2)譯碼顯示電路：譯碼顯示電路的功能是將年、月、日、星期計(jì)數(shù)器輸出的4位二進(jìn)制碼進(jìn)行翻譯后顯示出相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字。(3)校時(shí)電路：當(dāng)數(shù)字鐘計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，必須對(duì)時(shí)間進(jìn)行校正，通 常稱為“校時(shí)”，校時(shí)是數(shù)字鐘應(yīng)該具備的基

3、本功能，一般要求能對(duì)年、 月、日分別進(jìn)行校正。2. 方案二：對(duì)于本題目的設(shè)計(jì)，我們不僅可以運(yùn)用以前學(xué)過(guò)的課程一一數(shù)字電路 邏輯設(shè)計(jì)里邊的知識(shí)來(lái)完成，也可以運(yùn)用我們所學(xué)過(guò)的單片機(jī)知識(shí)來(lái)完 成本設(shè)計(jì)，我們可以直接用叫簡(jiǎn)單的單片機(jī)芯片AT89C51再加上其周圍的外設(shè)電路結(jié)構(gòu)來(lái)完成。該方案的系統(tǒng)原理框圖如下：圖中各單元電路的工作原理如下：（ 1 ）晶體電路：晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Hz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體蕩器電路。（ 2）復(fù)位電路：分頻器電路將高頻方波信號(hào)經(jīng)分頻后得到1Hz 的方波信號(hào)供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行

4、計(jì)數(shù)，分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。（ 3）時(shí)間調(diào)整電路：利用4*4 矩陣鍵盤電路設(shè)計(jì)調(diào)整電路，對(duì)萬(wàn)年歷的事件進(jìn)行調(diào)整。（ 4）數(shù)碼管顯示電路：包括數(shù)碼管段選部分和數(shù)碼管位選部分，數(shù)碼管段選部分控制顯示數(shù)值，數(shù)碼管位選部分控制顯示地址。由于使用單片機(jī)成本較高，而且編程復(fù)雜，故選擇方案二，利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)萬(wàn)年歷。3. 方案的最終選擇與確定：對(duì)于第一種方案，是我們所熟悉的純數(shù)電式電路，核心為2 種不同型號(hào)的數(shù)字芯片和4 種不同型號(hào)的邏輯運(yùn)算芯片，其余的外圍電路只增加了數(shù)碼管、電阻、按鍵，電路原理可以通過(guò)數(shù)字邏輯計(jì)算公式來(lái)很好的表達(dá)，電路原理圖也可很容易的構(gòu)建出來(lái)。從制作費(fèi)用的角度來(lái)講，外圍芯片以及

5、芯片周圍的簡(jiǎn)單元件都是既好買又便宜的，很方便我們的電子設(shè)計(jì)，花 費(fèi)也少。對(duì)于第二種方案，也是我們所熟悉的單片機(jī)電路，核心為AT89C51單片機(jī)，外設(shè)也是一些簡(jiǎn)單的電阻、電容、數(shù)碼管構(gòu)成，電路原理相對(duì)于第一種更加簡(jiǎn)單，對(duì)于 PCB畫板之類的也是省了不少麻煩。但是該設(shè)計(jì)的問(wèn)題是編寫的程序過(guò)于復(fù)雜，其工作量遠(yuǎn)大于方案一的設(shè)計(jì)，而且從制作費(fèi)用來(lái)講，光一個(gè)單片機(jī)的價(jià)格就已經(jīng)可以買方案一中的所有芯片，可能還會(huì)有剩余。由以上分析最終確定出我們的設(shè)計(jì)是采用方案一。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)的計(jì)算：（我的工作主要是protel電路圖和PC琳的全部繪制）1） 單元電路設(shè)計(jì)過(guò)程：2） ） 計(jì)數(shù)器電路：包括年計(jì)數(shù)器、月計(jì)

6、數(shù)器、日計(jì)數(shù)器、星期計(jì)數(shù)器四部分A. 元器件的選擇：所用元器件包括：74LS90芯片5個(gè)；74LS08芯片6個(gè)；74LS04 芯片1個(gè)；74LS193芯片2個(gè)；74LS00芯片1個(gè)。B. 元器件選擇說(shuō)明：選擇74LS90芯片作為“年”、“月”及“日”十位的計(jì)數(shù)芯片（注：考慮到74LS90布線簡(jiǎn)單，門電路使用少的優(yōu)點(diǎn)，因而舍棄了74LS160 芯片）74LS90是異步二一五一十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。如下圖1為74LS90芯片弓I腳圖：INPUT B 叵14 INPUT AnO .書尊郡y不卡142Bottom層板圖3、對(duì)于繪圖的部分說(shuō)明：由

7、于實(shí)際當(dāng)中我們將采用插針形式的 LED數(shù)碼管，因此在PCB的繪制 中對(duì)于數(shù)碼管我采用了插針形式的封裝；對(duì)于按鍵，實(shí)際中我們將采用貼 片形式的按鍵來(lái)進(jìn)行焊接，因此，根據(jù)實(shí)際中貼片按鍵的大小，直接采用 較小尺寸的電阻封裝來(lái)代替按鍵尺寸，在實(shí)際中對(duì)電路和焊接無(wú)任何影響。由于該電路線路比較復(fù)雜，因此為了避免線路無(wú)法連接的情況，各元件之間的間隔只能稍微放大一點(diǎn)，這樣以便于電路的正確性。4 .原理圖元器件清單：表5萬(wàn)年歷電路原理圖中的元件清單廳P元件值元件封裝元件名說(shuō)明Y1、Y2SIP5LED DISPLAY4年份數(shù)碼管M1、M2SIP5LED DISPLAY4月份數(shù)碼管D1、D2SIP5LED DISPLAY4日期數(shù)碼管WSIP5LED DISPLAY4星期數(shù)碼管74LS90(1)(5)DIP1474LS9090芯片74LS193(1)(2)DIP1674LS193193芯片74LS08(1)(2)DIP1474LS0808芯片74LS10(1)(3)DIP1474LS1010芯片74LS04DIP1474LS0404芯片74LS001DIP1474LS0000芯片SAXIAL0.4SW-PB按鍵R1R43