《（电子行业企业管理）基于单片机的语音电子时钟系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（电子行业企业管理）基于单片机的语音电子时钟系统（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、江苏师范大学 毕业设计题 目 基于51单片机的语音电子时钟系统学生姓名 李承鑫 学 号 108319128 专 业 自动化 系 别 机 电 系 指导教师 张兴奎 二零一四年三月摘 要 单片计算机既单片微型计算机。由RAM,ROM,CUP构成，定时，计数和多种接口与一体的微型控制器。他体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51 系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习，设计的能力。 本文以AT89C51单片机为核心，将时钟集成芯片DS1302产生的时钟信号送入单片机，由六位数码管动态显示；采用不断查询单片机存储的作息时
2、间的方法，利用语音芯片播放音乐，同时采取定义三个按键及软件控制的方式，实现快速校时和整点报时功能；硬件部分介绍时钟集成芯片DS1302以及时钟信号模块、HY-1系列语音芯片以及自动控制打铃模块、直流电源模块、单片机AT89C51及动态显示模块；软件部分主要介绍设计思路及主程序以及各模块程序流程图。关键词：数字时钟； 单片机； 时钟集成芯片； 语音芯片I目 录绪论11. 系统的总体设计2 1.1 系统设计要求2 1.2 系统设计总方案2 1.2.1时钟电路方案3 1.2.2数码管显示方案32. 系统的硬件设计5 2.1 时钟电路模块5 2.1.1 时钟电路硬件连接图5 2.1.2 时钟电路模块工
3、作原理5 2.1.3 时钟芯片DS13025 2.2 校时电路模块8 2.1.1 校时电路硬件连接图8 2.1.2 校时电路模块工作原理9 2.3 整点报时模块9 2.1.1 整点报时电路硬件连接图9 2.1.2 整点报时电路模块工作原理10 2.4 数码管显示模块10 2.4.1 数码管显示电路硬件连接图10 2.4.2 数码管显示模块工作原理11 2.4.3 数码管11 2.4.4 驱动器13 2.5 音乐打铃模块15 2.5.1 音乐打铃电路电路硬件连接图15 2.5.2 音乐打铃模块工作原理15 2.5.3 HY-1系列语音芯片16 2.6 AT89C51的外设电路16 2.6.1 A
4、T89C51单片机16 2.6.2 时钟电路21 2.6.3 复位电路21 2.7 直流电源电路22 2.8 系统总原理图233. 系统的软件设计25 3.1 软件设计思路25 3.1.1 显示电路设计思路26 3.1.2 整点报时和语音电路设计思路26 3.1.3 校时电路设计思路28结论29致谢30参考文献31附录32 IV东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 绪论 绪论 数字时钟是采用数字电路实现时、分、秒显示的计时装置，广泛用于个人家庭、车站、码头等场所，成为人们日常生活不可缺少的必需品。由于电子时钟采用了石英技术，因而走时精度高、稳定性好、使用方便、不需要经常调校。与机械式时钟相比具
5、有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命。数字电子时钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用数码管LED代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行校时。故钟表的数字化给人们的生活带来了极大的方便。然而随着电子技术的飞速发展以及人们的生活水平不断的提高，人们对于时钟的要求不仅仅在于简单的计时，更趋向多功能的数字时钟。比如闹钟功能、日历显示功能、温度测量功能、温度计量功能、自动报时等功能。在自动控制工程中常常用到时钟。比如，上下课钟声是按特定的作息时间鸣响的；某些自动门有定时开闭的要求。在很多实际应用中，只要对数字时钟的程序和硬件电路
6、加以一定的修改，便可以实现对应的功能。因此研究数字时钟及其应用，有着非常现实的意义。 近年来由于大规模集成电路的发展，单片机具有功耗低、体积小、控制功能强、扩展灵活、价格便宜、使用方便等优点，促使单片机被广泛的应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化以及过程控制等领域。 本文的语音电子时钟正是以单片机为核心，时钟集成芯片、语音芯片、数码管等元件组成。通过对数字时钟的硬件电路以及对单片机的软件控制，使得设计的电子时钟实现整点报时、快速校时等功能。因而基于51单片机的数字语音电子时钟具有硬件结构简单，所需元件较少，实用性更强。 38东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 系统的
7、总体设计 1. 系统的总体设计 1.1 系统设计要求 本课题的设计要求和技术指标： 1.系统具有时、分、秒计时，6位数字显示功能； 2.系统具有快速校时功能； 3.系统具有整点报时功能； 4.以时钟电路为基础，设计一个长江学院作息时间自动打铃器。 1.2 系统设计总方案 根据系统的设计要求和技术指标，基于时钟电路、显示电路、自动控制打铃电路等问题，考虑到三个设计方案：方案一：选用TTL、CMOS电路实现，主要包括晶体振荡器电路、分频器电路、时间计数器电路、七段译码驱动电路、LED数码管显示电路、校准电路。这钟设计方案主要靠硬件电路和准确计算元件参数来达到设计要求，因此，电路使用分立元件较多、灵
8、活性小、电路复杂、调试困难、集成度较低等缺点。方案二：选大规模时钟集成芯片LM8361搭建时钟电路，用存储器RAM6264作译码器，设计作息时间自动打铃器。该设计方案采用的专门时钟集成芯片LM8361是一种动态共阴屏幕具有性能稳定、走时功能、定时功能和睡眠功能。可以使用50或60hz频率作为数字钟的基准频率。但此芯片不易购买。虽然使用元件较少，但是线路复杂，也主要依靠硬件电路实现功能，计算量较大。方案三：选用51系列单片机为核心元件，由时钟电路、显示电路、直流电源电路等模块组成语音电子时钟系统。通过简单的硬件电路和51单片机软件控制的方法完成系统的设计要求。由于时钟的实现大部分是由软件的编程来
9、实现的，因此没有前两种方案的硬件的束缚。而且只要对数字时钟的硬件电路和程序加以一定的修改，就能实现更多功能的数字时钟的设计。综合上述三种设计方案的比较，基于成本等元素的考虑，本文采用方案三。根据系统的设计要求，采用单片机AT89C51作为控制器件，本系统的设计主要包括时钟电路模块、校时模块、整点报时模块、数码管显示模块、音乐打铃模块，该系统框图如图1-1所示： 校时模块 控制器件 AT89C51 数码管显示模块 整点报时模块 时钟电路模块 DS11302 音乐打铃模块 HY-1 直流电源模块图1-1 系统原理框图 1.校时模块：用于实现快速设置时、分的值。 2.整点报时模块：当分值计满60时，
10、通过蜂鸣器发出响声。3.时钟电路模块：用于产生时钟信号，且将时钟信号送入单片机处理。4.数码管显示模块：六位数码管动态的显示时、分、秒。 5.音乐打铃模块：依照作息时间，在特定的时间到达之时播放乐曲。 1.2.1 时钟电路方案 方案一：通过软件方式实现时钟电路。在单片机内部存储时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合的方式，实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分值加1；若分值到达60，则分值清零，并将时值加1；若时值达到24，则将时值清零。由于每次执行程序时，定时器都要重新赋予初值，所以该时钟精度不高。 方案二：采用专门时钟电路集成芯
11、片DS1302，该芯片内部采用石英晶体振荡器，能够提供更加精确的时间信号。还有一个月小与31天时自动调整，且具有闰年补偿功能。为了保证时钟在突然掉电情况下仍能正常工作，芯片采用了双电源供电，以备随时提供正确的时间，且该芯片价格便宜。 基于上述两种方案的比较，本文采用时钟电路集成芯片DS1302，即方案二。 1.2.2数码管显示方案 方案一：数码管LED工作在静态显示方式时，其公共端接到一个固定的电平，其特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方式的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是在LED的
12、位数比较多时，会占用大量的I/O，硬件电路比较复杂，成本较高。 方案二：数码管LED工作在动态显示方式时，所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。这种方式的优点是即使LED的位数较多时硬件电路也较简单、只需要占用一组I/O。 通过两种方案的比较，本文采用数码管的动态显示方式，即方案二。东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 系统的硬件设计 2. 系统的硬件设计 2.1 时钟电路模块 2.1.1 时钟电路硬件连接图 时钟芯片DS1302的X1、X2脚构成一个时钟电路，外接32.768kHz晶振，Vcc1接+5V的电源，Vcc2接+3V的电池，作为
13、备用电源。与单片机AT89C51的连接仅需要三条线：SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚、复位/片选RST，且分别与P3.3、P3.6、P3.5连接。具体连接图如图2-1所示： 图2-1 时钟电路DS302的硬件图 2.1.2 时钟电路模块工作原理 选用串行接口时钟芯片DS1302来设计时钟电路，该时钟电路以单片机AT89C51为控制元件，以DS1302为计时芯片，构成时钟电路。而且DS1302与单片机仅需要三个线，节省了接口资源。为了保证芯片安全的工作，分别在SCLK、 I/O、/RST接上上拉电阻来限流。由于Vcc2接有备份电源，所以即使在断电后也不会丢失时间和数据信息，保证继续工作。2.1.3 时钟芯片DS1302 2.1.3.1 功能特性描述 DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路
