單片機數(shù)字時鐘設計方案

單片機數(shù)字時鐘設計方案1/2單片機數(shù)字時鐘設計方案第一章設計目的智能儀表課程設計是自動化專業(yè)的專業(yè)實踐課程。本課程的任務是通過設計完成一個具有完整功能的單片機系統(tǒng),是學生掌握目前典型自動化儀表的一般設計要求和設計方法,掌握開發(fā)及設計工具的使用方法,通過這一設計實踐過程,鍛煉學生的動手能力和分析、解決問題的能力；培養(yǎng)對所學知識的綜合應用能力。隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標之一,它所給人帶來的方便也是不可否定的,要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數(shù)單片機技術入手,一切向著數(shù)字化控制,智能化控制方向發(fā)展。本設計是數(shù)據(jù)采集及處理,顯示系統(tǒng)與單片機有效結合,本設計是通過在"單片機原理及應用"課堂上學習的知識的綜合應用,以及查閱資料,培養(yǎng)一種自學的能力。并且引導一種創(chuàng)新的思維,把學到的知識應用到日常生活當中。在設計的過程中,不斷的學習,思考和同學間的相互討論,運用科學的分析問題的方法解決遇到的困難,掌握單片機系統(tǒng)一般的開發(fā)流程,學會對常見問題的處理方法,積累設計系統(tǒng)的經(jīng)驗,充分發(fā)揮教學與實踐的結合。全能提高個人系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力,開拓了思維,為今后能在相應工作崗位上的工作打下了堅實的基礎第二章設計要求單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第1頁。帶秒表/時鐘計時器,萬年歷的顯示屏設計。單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第1頁?；竟δ芤螅嚎蓜討B(tài)左右,上下顯示"中國計量學院歡迎你"；在5秒按鍵無操作則以24h〔小時計時方式顯示時、分、秒；使用按鍵開關可實現(xiàn)時分調(diào)整；具有鬧鐘功能,聲光提示。擴展功能：數(shù)字時鐘/圓形時鐘顯示可轉(zhuǎn)換；顯示漢字可設置；可232通訊顯示計算機傳送字符；其他擴展功能。第三章方案確定經(jīng)過小組全體組員討論,最終確立方案制作時鐘。在時鐘基本功能實現(xiàn)的基礎上,小組成員對擴展功能進行討論并達成共識。最終決定設計的時鐘除基本功能外,還具有以下擴展功能：可以顯示,設置年,月,日,并且有閏年補償功能,可以上下滾動左右滑動顯示字符串功能；可以自定義漢字功能；可以232通訊,顯示出字符功能；具有溫度顯示功能；具有斷電時間保護功能。第四章方案設計第一節(jié)220V電源供電部分單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第2頁。由于以前參見過電子設計大賽,所以有220VAC轉(zhuǎn)9VDC的電源,我們在起基礎上添加了一個7805三端穩(wěn)壓管,加之濾波電容,轉(zhuǎn)換成單片機可以用的DC5V電單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第2頁。圖4-1電源轉(zhuǎn)換原理圖第二節(jié)時鐘和溫度部分方案設計〔1方案設計思路按照系統(tǒng)的設計功能要求,本時鐘溫度系統(tǒng)的設計必須采用單片機軟件系統(tǒng)實現(xiàn),用單片機的自動控制能力配合DS1302和DS18b20來控制時鐘和溫度的調(diào)整顯示。獲得時鐘溫度數(shù)據(jù)信息,單片機對其進行一系列的處理,最后通過液晶顯示出來。〔2時鐘系統(tǒng)方案論證方案1：單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第3頁。通過單片機部的定時器/計數(shù)器,用軟件實現(xiàn),直接用單片機單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第3頁。的定時器編程以實現(xiàn)時鐘。方案2：用專門的時鐘芯片〔DS1302實現(xiàn)時鐘的記時,再把時間數(shù)據(jù)送入單片機,由單片機控制顯示。雖然用軟件實現(xiàn)時鐘硬件線路簡單,但是程序運行的每一步都需要時間,多一步或少一步程序都會影響記時的準確度,對定時器定時也不是十分準確,時鐘精度很低,對于我們實現(xiàn)所需要的功能造成軟件編程非常復雜。用專用時鐘芯片硬件成本相對較高,但它的精度很高,軟件編程很簡單。綜上所述,選擇方案2。圖4-2DS1302管腳圖圖4-3DS1302電路原理圖第三節(jié)單片機的選擇對于單片機的選擇,如果用8031系列,由于它沒有部RAM,系統(tǒng)又需要大量存存儲數(shù)據(jù),因而不可用；51系列單片機的ROM為4K,對于我們設計的系統(tǒng)可能有點?。?2系列單片機與51系列的結構一樣,而ROM擴大為8K,對我們設計系統(tǒng)提供充足的空間進行功能的擴展。再有51系列單片機與52系列的單片機價格差不多。因此,我們選擇STC89C52RC的單片機。第四節(jié)顯示器件選擇方案1：用數(shù)碼管或點陣LED顯示。方案2：用液晶1602顯示。單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第4頁。方案3：用液晶12864顯示。單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第4頁。時鐘和溫度的顯示可以用數(shù)碼管或LED,而且價格便宜。但是數(shù)碼管的只能顯示簡單的設計的系統(tǒng),與我們設計要求也不相符。有很多東西需要顯示,還是用顯示功能更好的液晶顯示器比較好,它能顯示更多的數(shù)據(jù),用1602液晶顯示數(shù)據(jù)有限,1602不能夠顯示漢字,只能夠顯示一些基本的西文字符,顯示數(shù)據(jù)的可讀性不好,用可以顯示漢字的12864液晶顯示器還可以增加顯示信息的可讀性,至于指針的轉(zhuǎn)動則才用12864加ds1302同步控制,讓人看起來會很方便。雖然它們在價格上差距很大,但是1602不能夠?qū)崿F(xiàn)我們的要求,12864.是我們唯一的選擇。為了可以用鍵盤調(diào)節(jié)屏幕亮度,我們用了兩個9014三極管,當做開關,離散式控制屏幕亮度。SDA接P2^1,SLC接P2^0,Q2的C接LCD12864的20管腳,控制兩個I/O口的電壓,使其Q1,Q2工作在導通與截止狀態(tài),達到開關的作用。圖4-4LCD12864背景光控制原理圖第五節(jié)溫度方案選擇方案1：用熱敏電阻等測溫元件測出電壓,再轉(zhuǎn)換成對應的溫度。需要比較多的外部元件〔A/D轉(zhuǎn)換支持,且硬件電路復雜,制作成本相對較高。方案2：單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第5頁。用DS18B20直接測溫。DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器,它能直接讀出被測溫度,并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。經(jīng)比較,我們選擇方案2。單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第5頁。溫度實現(xiàn)只能通過外部的溫度傳感器來實現(xiàn)。經(jīng)上網(wǎng)查閱及市場考察,DS18b20體積小,只有3只腳,電路接法簡單。精度為0.5°C,也符合我們設計的要求。DS18B20也是我們通常使用的型號,因此溫度傳感器用DS18B20。圖4-5DS18B20電路原理圖第六節(jié)串口通訊方案選擇根據(jù)設計要求,要用RS232串口通訊計算機顯示計算機傳送地字符,因為我們團隊的計算機都是比較新的,沒有RS232這樣的串口,所以我們用USB轉(zhuǎn)RS232連接線完成電腦與單片機的,單片機方面我們用MAX232這個芯片與計算機,串口通訊方面,MAX232有著得天獨厚的優(yōu)勢,首先不用寫驅(qū)動程序,只要設置好定時器的工作方式和初值,就可以進行通訊,其次,它的外圍硬件電路很簡單,使用方便,而且,它的傳送準確度很好,不易出錯。圖4-6RS232通訊電路原理圖第五章性能測試圖5-1實際焊接好的電路板圖實際的電路板焊接好以后,我們用萬用表測量每一條線路是否短路和短路,改正了一些錯誤后終于,實現(xiàn)了預期效果,在無插芯片的條件下,測量各個腳的電壓,看起是否正常。單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第6頁。爾后插入單片機,DS1302,DS18b20和MAX232測量其數(shù)據(jù)口,看其是否正常工作,結果工作正常。單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第6頁。圖5-2數(shù)字顯示時間界面圖 按下做下角的模式選擇鍵,進入時間設置狀態(tài),連按或者按左上角的功能選擇鍵進入鬧鐘和自定義漢字設置界面圖5-3鬧鐘和自定義漢字設置界面圖假若五秒按鍵無操作,系統(tǒng)會自動跳入24小時顯示的時間顯示和漢字滾動界面圖5-4時間顯示界面和漢字滾動界面圖至此,可以判斷出,DS1302,DB18b20和LCD16824部分沒有問題,在進行串行口通訊試驗,重啟單片機和掉電測試后,確認整個電路板正常工作,軟件正常工作。第六章結果分析 經(jīng)過各個階段的測試后,我們的圓滿完成了設計方案,完成了這個項目,期間代碼一千五百余行,優(yōu)化的時間就可以再寫一次數(shù)字鐘的程序了,硬件方面從最初的設計,到方案確定,直至調(diào)試成功,與軟件匹配的很好。實現(xiàn)的功能有:可以顯示,設置年,月,日,并且有閏年補償功能。2可以上下滾動,左右滑動顯示字符串功能。3可以自定義漢字功能。4在5秒按鍵無操作則以24h〔小時計時方式顯示時、分、秒。5具有溫度顯示功能。6具有斷電時間保護功能。單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第7頁。7使用按鍵開關可實現(xiàn)年月日時分秒調(diào)整。單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第7頁。8具有鬧鐘功能,聲光提示。9顯示漢字可設置。10可232通訊顯示計算機傳送字符。11屏幕亮度可調(diào)。12可以直接用220V交流電供電。13具有秒表功能。第七章個人工作個人工作：在此次的課程設計中,我的任務是以下幾部分：硬件部分：修改電路圖,參與硬件調(diào)試工作。軟件部分：編寫,調(diào)試和優(yōu)化除MAX232所有程序。設計調(diào)試方案并進行調(diào)試。第八章設計體會通過此次課程設計,單片機系統(tǒng)的設計能力有了很大的提高。因為以前參見過學校的電子設計大賽,我負責的是硬件,本著全面發(fā)展的原則,我這次負責軟件,工訓的科曾說過,"數(shù)字鐘就是軟件編程,如果把數(shù)字鐘的程序變好,以后就沒有編不出的程序了",雖然因為伙伴們的選擇,最終沒能才加成次培訓,但是我還是深深地記住了這句話,在這次課程設計里,我從一開始負責的就是軟件,看數(shù)據(jù)手冊,寫驅(qū)動,調(diào)試,優(yōu)化,每個白天,每個夜晚,我都在全身心的投入其中,終于在開發(fā)板上實現(xiàn)了全部功能,先于硬件做出結果,然后由于硬件有錯誤,我有參與了硬件的調(diào)試,和與軟件的整合,在這半個月里,我獲得了很大的提高,以前一些不熟悉的知識,方法,現(xiàn)在掌握了,不知道的知識,現(xiàn)在熟悉了,希望以后又更多的機會。在這次課程設計中,我們團隊配合的很好,在開始分工明確,并且經(jīng)常討論。單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第8頁。雖然遇到過分歧,但大家各抒己見,進行思想風暴,發(fā)現(xiàn)問題,討論問題,解決問題,我們一次又一次的進行這個工作,終于在我們?nèi)瑢W的配合下完成了這個課程單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第9頁。設計,鍛煉了我的團隊合作能力單片機數(shù)字時鐘設計方案全文共10頁，當前為第8頁