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1、I,多功能智能时钟系统设计,作者姓名：XXX,专业名称：XXXX,指导教师：XX 讲师,基于 LCD 的多功能智能时钟系统设计,I,摘要,随着对时间的要求越来越精确，人们创造了时钟。现在，电子时 钟更是人类最基本，最必不可少的一个工具。在上个世纪，电子时钟 大多数采用的是分离元件。而这样制造出来的电子时钟体积庞大，使 用起来也很麻烦。随着科技和电子行业的飞速发展，现在的电路都是 高度集成的。不仅节约空间资源，成本也很低。然电子产品给我们的 生活带来了更多的便利。 本设计的主控系统采用的是单片机，利用它自带的定时器来进行 设计。单片机具有成本低廉、体积小、操作简便等优点。它能够形成 各式各样的自
2、动控制系统。设计中将采用单片机中最为典型也是我们 在课堂上学习过的 51 系列的单片机，本次设计以 STC89C51 单片机为 核心，以时钟芯片 DS1302 为依托，借助外围少量的按键电路实时校 准，通过 LCD1602 液晶显示器来显示日期和时间。在程序的部分，我 采用的是 C 语言来进行编写。使用 C 语言更有利于我的理解，编写以 及修改。 本论文主要从系统设计方案的选择，硬件、软件部分的介绍说明 以及实物的演示上来详细的描述了整个设计的大致内容。设计主要研 究的是智能时钟以及日历显示功能。我们利用了单片机的控制能力和 时钟芯片的及时通信的特点，按键来控制时间和日历在液晶显示屏上 的显示
3、。最后，在整点的时候通过蜂鸣器进行报时。 关键词：单片机电子时钟C 语言,基于 LCD 的多功能智能时钟系统设计,II,Abstract,Withthedemandformoreprecise,peoplecreateaclock.Now,theelectronicc lockishumanthemostbasic,mostessentialasatool.Inthelastcentury,mostelectro nicclockuseisseparationofcomponents.Andthisproducedelectronicclockbulk y,useisalsoverytroub
4、lesome.Alongwiththerapiddevelopmentofscienceandtec hnologyandelectronicindustry,nowcircuitareheightintegrated.Notonlysavesp aceresource,costisalsoverylow.Althoughelectronicproductstoourlifebrought moreconvenience. Procedureswillbeusedinthedesignofthemaincontrolsystemisasinglechip, usingitsowntimerde
5、sign.SCMhaslowcost,thevolumeissmall,easytooperate,et c.Itcanformavarietyofautomaticcontrolsystem.Thedesignusesamicrocontroll eristhemosttypicalandIwereintheclassroomstudyof51seriesmicrocontroller,t hedesignSTC89C51microcontrollerasthecoretotheclockchipDS1302asthebas is,bymeansofaperipheralsmallamoun
6、tsofkeycircuitreal- timecalibrationthroughLCD1602LCDdisplaytodisplaythedateandtime.Inpart ,IuseClanguagetowrite.TheuseofClanguageismoreconducivetomyunderstand ing,writingandrevision. Thispapermainlyfromtheselectionofthedesignschemeofthesystem,hard ware,softwarepartofthedescriptionandphysicaldemonstr
7、ationupdetaileddescr ibesthegeneralcontentofthewholedesign.Designisthemainresearchisintelligen tclockandcalendardisplayfunction.WeusetheMCUcontrolcantimelycommuni cationofpowerandclockchipkeystocontrolthetimeandcalendarontheLCDscre endisplay.Finally,whenthewholepointofthebuzzertimekeeping. Keywords:
8、singlechipmicrocomputer,electronicclock,Clanguage,3,基于 LCD 的多功能智能时钟系统设计,目录,摘要. I Abstract. II 目录.III 前言.1 1 论文设计概述.2 1.1 设计任务.2 1.2 设计要求.2 1.3 系统整体框图.2 2 系统方案选择.4 2.1 总体方案设计.4 2.2 主要模块的方案设计.4 2.2.1 主控芯片方案.4 2.2.2 显示模块方案.5 3 系统模块电路介绍及设计.6 3.1 单片机模块.6 3.1.1 单片机基础知识介绍.6 3.1.2 STC89C51 介绍.7 3.1.3 单片机最小系
9、统电路.9 3.2 时钟模块. 11 3.2.1 DS1302 介绍 . 11 3.2.2 DS1302 电路原理.13 3.3 液晶显示模块.13 3.3.1 LCD1602 引脚及说明.13 3.3.2 LCD1602 电路原理.15 3.4 蜂鸣器报警模块.15 3.5 矩形按键电路模块.16 4 系统软件设计.18 4.1 软件设计流程.18,4,基于 LCD 的多功能智能时钟系统设计 4.2 系统设计程序.21 4.2.1 主程序.22 4.2.2 LCD1602 驱动程序.22 4.2.3 DS1302 驱动程序.22 5 系统仿真结果及说明.23 5.1 仿真软件介绍.23 5.
10、1.1 Protues 软件介绍.23 5.1.2 Keil 软件介绍.24 5.2 时钟系统的仿真.25 6 系统实物调试及结果.27 6.1 系统实物.27 6.1 系统实物调试结果及说明.27 总结.30 参考文献.31 致谢.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.39,1,基于 LCD 的多功能智能时钟系统设计,前言,现在，电子产业随着科学技术的发展而变得日益强大。单片机的 集成度也越来越高，体积也越来越小。技术的进步促使人们对智能闹 钟的研究和应用的重视度极度提高，这样人们对时钟设备的要求也越 来越高，又加上微处理器
11、 ARM、FPGA、DSP 的广泛应用，电子技术 更是得到了极大地提高。单片机的使用是十分灵活的，可以用于很多 方面，论文中用到 STC89C51 的优势是：功耗十分的低、成本便宜、 硬件设计简单，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的重要发明，其中以单片机 的出现最为明显，它的出现使自动控制和智能控制各方飞速的发展。 单片机智能时钟的优点是体积小、价格低、可靠性高、功能全。 我们广泛的用它在各种智能控制仪器定时与时间测量中，使这些仪器 到达高度的自动化，键盘取代了传统的智能仪器中那些开关和旋钮， 测试人员通过选择相应的按键来测试，这样就会省掉很
12、多麻烦的人工 调试过程。智能仪器能够完成自我自动校准，自动选择合适的测量范 围，大部分能自动调整测试点，这样就给我们带来了极大方便，同时 精度也相应的提高了几百倍。 另外，在电子科技领域，时间作为重要的参数之一，许多电参数 的测量方案、结果都与他的测量有着不可分割的密切关系，所以他被 广泛的应用在科研、工业控制、教学、测量仪器中,2,基于 LCD 的多功能智能时钟系统设计,1 论文设计概述 设计任务 利用 Proteus 格式的单片机硬件编程平台上的时钟芯片 DS1302 和 液晶显示器LCD1602 实现一个“多功能智能时钟系统”。 设计要求 设置“启动”、“停止”、时钟显示功能设置”、“日
13、历显示 功能设置”等按键，要求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，硬件其余部件均不工作，只有在按下启动键 后，再按下“时钟显示功能设置”和“日历显示功能设置”才进入 “时钟显示”和“日历显示”状态，此时在 LCD1602 屏幕上显示相应 的时钟和日期。 要求显示数字的格式为：比如 2012 年 5 月 2 日的显示格式为 02-05-12；12 点 25 分 30 秒的显示格式为12-25-30。 扩展该智能时钟系统的功能，实现每到 59 分 57 秒开始进行整 点报时，蜂鸣器鸣响 3 秒钟。 系
14、统整体框图 整个系统主要由六部分组成：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,基于 LCD 的多功能智能时钟系统设计,图 1.1 系统整体框图,液晶 LCD1602,矩阵电路,蜂鸣器电路,时钟芯片 DS1302,STC89C51,LED 电路,3,4,基于 LCD 的多功能智能时钟系统设计,2 系统方案选择 总体方案设计 拿到此次设计题目之后，我通过翻看以前的教材，借阅书籍收集 了大量的资料，并在反复的论证以及老师的建议下，确定了最终的系 统设计方案。我采用的是 STC 系列的 89C51 做主控芯片，时钟芯片采 用的是
15、 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结果。 主要模块的方案设计 介绍主控芯片模块以及显示模块的方案设计。 主控芯片方案 方案一：如果选用我们熟悉的 STC89C51 单片机当作主控芯片。 这款芯片的价钱低，使用起来较为方便。它的功能能够满足本次设计 的需求。这款芯片适合此次设计。 方案二：如果选用市面上的 MSP430F149 系列单片机当作我们的 主控芯片。这类单片机的运算速度很快，是一款内置 12 位 ADC 的高 性能且能耗低的 16 位单片机。但是因为它的成本高，并且它是用 TPFQ 来进行封装的，所以得利用 PCB 版图来制
16、版，不适合我们手工 焊接。这些种种原因极大的提高了我们此次设计的难度和成本。通 常，这类单片机适用于手持等设备，不适合我们开发项目。 方案三：如果选用 ARM 公司的 STM32 系列当作主控的芯片。此 系统中没有必用到这么高级的主控。 因为我们这次毕业设计所要用到的系统主控芯片必须要满足我们 设计要求的运算能力，还要有成本低廉，功耗低，体积小，使用起来 方便等特点。所以我们不管是从价格还是我们芯片的各项性能指标 上，讨论得出第一种方案是最适合我们此次的设计方案,5,基于 LCD 的多功能智能时钟系统设计 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，它不仅成本相对 低廉之外，它还有利于用户控制。因为它可以在液晶上面显示数字与 字符的信息。同时，它在后期驱动程序的编写上也较为容易，满足本 次设计要求。 方案二：选用 LCD128x64 液晶作为显示的模块。它可以实现字符 的显示，也可以显示出图片，但是图片色彩只能是黑白，且精度不 高，而且成本也很高。此次设计中不用对图片进行显示，所以对整个 显示的设计效果不适合。 方案三：选择主控为 TFT 的带字库的
