多功能智能时钟专业系统设计.doc
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1、 多功能智能时钟系统设计作者姓名:XXX专业名称:XXXX指引教师:XX讲师摘要随着对时间规定越来越精准,人们创造了时钟。当前,电子时钟更是人类最基本,最必不可少一种工具。在上个世纪,电子时钟大多数采用是分离元件。而这样制造出来电子时钟体积庞大,使用起来也很麻烦。随着科技和电子行业飞速发展,当前电路都是高度集成。不但节约空间资源,成本也很低。然电子产品给咱们生活带来了更多便利。本设计主控系统采用是单片机,运用它自带定期器来进行设计。单片机具备成本低廉、体积小、操作简便等长处。它可以形成各式各样自动控制系统。设计中将采用单片机中最为典型也是咱们在课堂上学习过51系列单片机,本次设计以STC89C
2、51单片机为核心,以时钟芯片DS1302为依托,借助外围少量按键电路实时校准,通过LCD1602液晶显示屏来显示日期和时间。在程序某些,我采用是C语言来进行编写。使用C语言更有助于我理解,编写以及修改。本论文重要从系统设计方案选取,硬件、软件某些简介阐明以及实物演示上来详细描述了整个设计大体内容。设计重要研究是智能时钟以及日历显示功能。咱们运用了单片机控制能力和时钟芯片及时通信特点,按键来控制时间和日历在液晶显示屏上显示。最后,在整点时候通过蜂鸣器进行报时。核心词:单片机 电子时钟 C语言AbstractWith the demand for more precise,people creat
3、e a clock. Now,the electronic clock is human the most basic,most essential as a tool. In the last century,most electronic clock use is separation of components. And this produced electronic clock bulky,use is also very troublesome. Along with the rapid development of science and technology and elect
4、ronic industry,now circuit are height integrated. Not only save space resource,cost is also very low. Although electronic products to our life brought more convenience. Procedures will be used in the design of the main control system is a single chip,using its own timer design. SCM has low cost,the
5、volume is small,easy to operate,etc. It can form a variety of automatic control system. The design uses a microcontroller is the most typical and I were in the classroom study of 51 series microcontroller,the design STC89C51 microcontroller as the core to the clock chip DS1302 as the basis,by means
6、of a peripheral small amounts of key circuit real-time calibration through LCD1602 LCD display to display the date and time. In part,I use C language to write. The use of C language is more conducive to my understanding,writing and revision. This paper mainly from the selection of the design scheme
7、of the system,hardware,software part of the description and physical demonstration up detailed describes the general content of the whole design. Design is the main research is intelligent clock and calendar display function. We use the MCU control can timely communication of power and clock chip ke
8、ys to control the time and calendar on the LCD screen display. Finally,when the whole point of the buzzer timekeeping.Keywords:single chip microcomputer,electronic clock,C language目录摘要IAbstractII目录III前言11 论文设计概述21.1 设计任务21.2 设计规定21.3 系统整体框图22 系统方案选取42.1 总体方案设计42.2 重要模块方案设计42.2.1 主控芯片方案42.2.2 显示模块方案5
9、3 系统模块电路简介及设计63.1 单片机模块63.1.1 单片机基本知识简介63.1.2 STC89C51简介73.1.3 单片机最小系统电路93.2 时钟模块113.2.1 DS1302简介113.2.2 DS1302电路原理133.3 液晶显示模块133.3.1 LCD1602引脚及阐明133.3.2 LCD1602电路原理153.4 蜂鸣器报警模块153.5 矩形按键电路模块164 系统软件设计184.1 软件设计流程184.2 系统设计程序214.2.1 主程序224.2.2 LCD1602驱动程序224.2.3 DS1302驱动程序225 系统仿真成果及阐明235.1 仿真软件简介
10、235.1.1 Protues软件简介235.1.2 Keil软件简介245.2 时钟系统仿真256 系统实物调试及成果276.1 系统实物276.1 系统实物调试成果及阐明27总结30参照文献31道谢32附件1 主程序33附件2 LCD1602驱动程序36附件3 DS1302驱动程序39前言当前,电子产业随着科学技术发展而变得日益强大。单片机集成度也越来越高,体积也越来越小。技术进步促使人们对智能闹钟研究和应用注重度极度提高,这样人们对时钟设备规定也越来越高,又加上微解决器ARM、FPGA、DSP广泛应用,电子技术更是得到了极大地提高。单片机使用是十分灵活,可以用于诸多方面,论文中用到STC
11、89C51优势是:功耗十分低、成本便宜、硬件设计简朴,工业控制、传感器技术,数据采集、智能控制、仪器仪表等领域中。集成电路是电子工业时代重要创造,其中以单片机浮现最为明显,它浮现使自动控制和智能控制各方飞速发展。单片机智能时钟长处是体积小、价格低、可靠性高、功能全。咱们广泛用它在各种智能控制仪器定期与时间测量中,使这些仪器到达高度自动化,键盘取代了老式智能仪器中那些开关和旋钮,测试人员通过选取相应按键来测试,这样就会省掉诸多麻烦人工调试过程。智能仪器可以完毕自我自动校准,自动选取适当测量范畴,大某些能自动调节测试点,这样就给咱们带来了极大以便,同步精度也相应提高了几百倍。此外,在电子科技领域,
12、时间作为重要参数之一,许多电参数测量方案、成果都与她测量有着不可分割密切关系,因此她被广泛应用在科研、工业控制、教学、测量仪器中。1 论文设计概述1.1 设计任务运用Proteus格式单片机硬件编程平台上时钟芯片DS1302和液晶显示屏LCD1602实现一种“多功能智能时钟系统”。1.2 设计规定1. 设立“启动”、“停止”、时钟显示功能设立”、“日历显示功能设立”等按键,规定上电初始蜂鸣器鸣叫、继电器、电动机、数码管都不工作,按下启动键后开始进入“起始状态”,此时LED灯按500ms间隔全亮全灭,硬件别的部件均不工作,只有在按下启动键后,再按下“时钟显示功能设立”和“日历显示功能设立”才进入
13、“时钟显示”和“日历显示”状态,此时在LCD1602屏幕上显示相应时钟和日期。2. 规定显示数字格式为:例如5月2日显示格式为02-05-12;12点25分30秒显示格式为12-25-30。3. 扩展该智能时钟系统功能,实现每到59分57秒开始进行整点报时,蜂鸣器鸣响3秒钟。1.3 系统整体框图整个系统重要由六某些构成:主控模块,时钟模块,矩阵按键模块,LED模块,蜂鸣器报警模块,液晶显示模块。系统整体框图如图1.1所示。LED电路STC89C51时钟芯片DS1302液晶LCD1602矩阵电路蜂鸣器电路图1.1 系统整体框图2 系统方案选取2.1 总体方案设计拿到本次设计题目之后,我通过翻看此
14、前教材,借阅书籍收集了大量资料,并在重复论证以及教师建议下,拟定了最后系统设计方案。我采用是STC系列89C51做主控芯片,时钟芯片采用是DS1302,通过矩阵键盘来对系统进行操作,最后再以LCD1602来做为液晶显示输出成果。2.2 重要模块方案设计简介主控芯片模块以及显示模块方案设计。2.2.1 主控芯片方案方案一:如果选用咱们熟悉STC89C51单片机当作主控芯片。这款芯片价钱低,使用起来较为以便。它功能可以满足本次设计需求。这款芯片适合本次设计。方案二:如果选用市面上MSP430F149系列单片机当作咱们主控芯片。此类单片机运算速度不久,是一款内置12位ADC高性能且能耗低16位单片机
15、。但是由于它成本高,并且它是用TPFQ来进行封装,因此得运用PCB版图来制版,不适合咱们手工焊接。这些种种因素极大提高了咱们本次设计难度和成本。普通,此类单片机合用于手持等设备,不适合咱们开发项目。方案三:如果选用ARM公司STM32系列当作主控芯片。此系统中没有必用到这样高档主控。由于咱们这次毕业设计所要用到系统主控芯片必要要满足咱们设计规定运算能力,还要有成本低廉,功耗低,体积小,使用起来以便等特点。因此咱们不论是从价格还是咱们芯片各项性能指标上,讨论得出第一种方案是最适合咱们本次设计方案。2.2.2 显示模块方案方案一:选用LCD1602字符液晶作为显示模块,它不但成本相对低廉之外,它尚
16、有助于顾客控制。由于它可以在液晶上面显示数字与字符信息。同步,它在后期驱动程序编写上也较为容易,满足本次设计规定。 方案二:选用LCD128x64液晶作为显示模块。它可以实现字符显示,也可以显示出图片,但是图片色彩只能是黑白,且精度不高,并且成本也很高。本次设计中不用对图片进行显示,因此对整个显示设计效果不适合。方案三:选取主控为TFT带字库320x240彩色液晶作为显示模块 ,可以显示出咱们经常使用中文、ASCII码、并且她液晶屏辨别率高、同步也可以描绘出彩色图片。但在此系统中咱们只需要简朴字符显示,且考虑到价格因素,因此不考虑用此芯片作为显示。方案四:采用数码管显示。数码管设计复杂且后期驱
17、动程序难写,尚有连接时需要诸多I/O口。不适合开发此项目。综合以上方案,咱们选取了方案一作为显示屏。3 系统模块电路简介及设计本设计系统模块电路大体分为如下几某些,下面为人们分别来简介这几种模块电路重要信息。3.1 单片机模块单片机是一种微型计算机系统。它是一种高度集成芯片。它将CPU,RAM,ROM,定期器、中断系统、计数器等功能集成起来。由于单片机高度集成,体积小,实用性强,运算效率高,价格便宜以及使用起来较为以便。因此本次设计中,系统采用STC89C51单片机作为主控芯片。3.1.1 单片机基本知识简介1. 单片机定义单片机是一种高度集成了CPU,RAM,ROM,内部和外部总线微型且完整
18、计算机系统。单片机是通过导入程序来实现指定功能。因此单片机也是十分智能化。虽然单片机只是一块小小芯片,但是它却拥有价格便宜,运算效率高,实用性强,性能好,集成度高,体积小,使用以便,质量轻等长处。因此,在学习和生产中,单片机受到了大量使用者青睐。单片机在工业发展中被使用相称广泛。单片机从初期8位或4位发展到16位。随着科技飞速发展,在90年代,16位单片机迅速取代了16位单片机,并且延用至今。到当前为止,32位单片机晶振频率已经超过了300兆赫兹,价格也越来越便宜,得到了广泛应用。单片机也由于难度不大,易于理解,使用简朴等因素作为咱们电子专业一种非常重要学习和实践内容。在本次设计中,采用STC
19、89C51单片机做出一种多功能智能时钟系统,使用C语言编程,将程序导入到系统内,再重复进行调试。最后实现所规定功能。2. 单片机运用单片机不但应用于咱们教学当中,在咱们生活生产各种电子产品中,都能看到单片机影子。应用领域大体有如下几点:一、由于单片机功耗小,体积小,效率高,使用起来也十分以便,因此在各类仪器仪表和精密测量设备中,例如说示波器等,均有单片机存在。二、同步,单片机用途在医疗领域中使用状况也是十分常用。例如说是血糖仪,超声仪,血液细胞分析仪,血压计等等。三、单片机在咱们家电里面应用更可谓是无所不在。大到电视机,空调,冰箱,洗衣机,小到照相机,手机,电子秤,计算器都集成有单片机。随着咱
20、们家电越来越智能化。而单片机由于集成度高,可靠性高,功能好,体积小,功耗低等长处,更加受到各个生产厂家青睐。四、各个商场智能报警系统,电梯智能控制以及便民自助缴费系统等等都是运用单片机可以形成多钟多样控制系统特点。因此,在工业领域中,它可以得到广泛应用和使用者承认。五、单片机为计算机通信,提供了一种良好物质条件。例如说在地铁站里,工作人员使用无线对讲机,各个学校寝室里面使用互换机尚有单元楼下面呼喊系统等等。可见,单片机对于咱们生活生产来说是多么重要。为咱们提供了很大便利。固然在这次设计多功能智能时钟系统中,单片机也起到了至关重要作用,随着科技发展,单片机性能也越来越好。不论是在设计还是操作中,
21、都为我带来了诸多便利。3.1.2 STC89C51简介1. STC89C51重要特性单片机重要特性如表3.1所示。表3.1 STC89C51重要特性表2. STC89C51芯片简介许多硬件设计中均有单片机存在,由于它编程简朴灵活特点,得到大量顾客承认。STC89C51引脚图如图3.1所示。图3.1 STC89C51引脚图下面简介一下其中某些引脚功能:Vcc和Vss: Vcc接5V电压,Vss:P20接地。3.1.3 单片机最小系统电路单片机最小系统电路重要是由晶振电路和复位电路构成。接下来,分别来简介这两某些电路。1. 晶体振荡电路如果想要单片机可以正常工作话,咱们就得保证晶振可以起振并且使用
22、恰当晶振电容。在本次设计中,我采用是11.0592MHz晶振,和两个大小为33pF电容。其中,一种作用是通过XTAL1接口提供谐振频率。另一种则是为了能在XTAL2口输出波形为正弦波高频信号。晶振电路如图3.2所示。图3.2 STC89C51晶振电路图2. 复位电路除了要保证晶振电路对的以外,咱们还应当关注复位电路设计与否得当。复位操作就相称于是初始化。在许多意外状况导致系统出错时,复位操作普通都可以帮咱们解决问题。外部复位电路复位方式分为两种,一种是手动复位,另一种是上电复位。在本次设计中,我采用是手动复位方式。手动复位电路设计原理和思路比较简朴易懂,咱们只需要通过按下在VCC和复位端之间按
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