电子综合设计设计模板

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1、兰兰 州州 商商 学学 院院信息工程学院本科生课程设计报告信息工程学院本科生课程设计报告课程名称：电子综合设计课程名称：电子综合设计设设 计计 题题 目：目：带日历时钟及温度显示的万年带日历时钟及温度显示的万年历历 系系 别：别： 计算机与电子工程系计算机与电子工程系 专专 业业 ( (方方 向向) )： 电子信息工程电子信息工程 年年 级、级、 班：班： 2010 级级 2 班班 学学 生生 姓姓 名：名： 董志高董志高 学学 号：号： 201007030225201007030225 指指 导导 教教 师：师： 曹晓军曹晓军 2013 年 12 月 3 日兰兰 州州 商商 学学 院院成 绩

2、第 2 页 共 11 页一、一、 【设计目的设计目的】 本文分析的是具有温度显示的电子实时时钟/万年日历系统的设 计，可以显示年月日时分秒及环境温度信息，具有可调整日期、时 间和闹钟功能。采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装 置,我们可以通过对电子万年历的研究进一步熟悉和掌握 51 单片机 及其外围电路的应用，加强自己的动手能力，把理论和实际操作联 系起来，在实践中达到理论知识的融会贯通，并进一步提高自身在 电子技术方面的理论研究及实践能力。二、二、 【指标要求指标要求】本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片 AT89C51 作为核心 控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，

3、设计制作出一 个多功能数字时钟系统。该时钟系统主要由时钟模块、闹钟模块、 显示模块、键盘控制模块等组成。能够准确显示时间（显示格式为 时时：分分：秒秒，24 小时制） ，可随时进行时间调整，能显示温 度。1） 显示准确的北京时间（时、分、秒）及公历日期显示功能（年、月、日） ；2） 可通过按键切换年、月、日及时、分、秒的显示状态；3） 可随时可以调校年、月、日或时、分、秒；4） 可每次增减一进行时间调节，也可快速增减进行时间调节；5） 有闹钟功能（可控制闹钟的开关） ；6） 可显示环境温度。第 3 页 共 11 页三、三、 【设计的原理设计的原理】 1 硬件电路设计硬件电路设计AT89S51L

4、ED 数码管动态 扫描显示模块闹钟模块键盘模块温度采集模块图 1 硬件电路设计框图本电路是由 AT89S51 单片机为控制核心，具有在线编程功能， 低功耗，能在 3V 超低压工作；采用三线接口与 CPU 进行同步通信， 并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。温 度的采集由 DS18B20 构成；显示部份由 8 个数码管,用动态扫描显 示方式对数字的显示。（1）单片机主控制模块的设计）单片机主控制模块的设计AT89S51 单片机为 40 引脚双列直插芯片,有四个 I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS-51 单片机共有 4 个 8 位的 I/O 口 （P0、P1、P2

5、、P3） ，每一条 I/O 线都能独立地作输出或输入,P0 接 上拉电阻。单片机的最小系统如图 4-2 所示,18 引脚和 19 引脚接时 钟电路,XTAL1 接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒 相放大器的输入,XTAL2 接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它 是振荡器倒相放大器的输出.第 9 引脚为复位输入端,接上电容,电阻 及开关后够上电复位电路,20 引脚为接地端,40 引脚为电源端。第 4 页 共 11 页图 2 主控制系统（2）振荡电路）振荡电路本设计 51 芯片选用内部振荡器方式。由于本设计的时间由内部 定时器中断与软件计数相结合产生的，所以从计算方便以及系统的 效率

6、上考虑，本设计选用 12MHz 频率的晶振，电路原理图如图 3 所 示。图 3 AT89C51的振荡电路（3）复位电路）复位电路本设计使用上电复位电路。单片机晶振为 12MHz，起振时间将 近 1ms，单片机 1 个机器周期的时间为 1us。 复位条件：两个以上机器周期的高电平。 复位电路把单片机锁定在复位状态上并且维持一个延时（记作 TRST） ，以便给予电源电压从上升到稳定的一个等待时间；在电源 电压稳定之后，再插入一个延时，给予时钟振荡器从起振到稳定的 一个等待时间；在单片机开始进入运行状态之前，还要至少推迟 2 个机器周期的延时间。单片机是高电平的时候复位,一般是用电阻和 电容组成的，

7、电容充电的时 RST 复位端为高电平,此时单片机开始复 位，电容充电完成,此时单片机复位完成。第 5 页 共 11 页图 4 AT89C51上电复位电路（4）温度采集模块设计）温度采集模块设计如图 4 所示。采用数字式温度传感器 DS18B20，它是数字式温 度传感器，具有测量精度高，电路连接简单特点，此类传感器仅需 要一条数据线进行数据传输，使用3.6 与 DS18B20 的 I/O 口连接 加一个上拉电阻,Vcc 接电源,Vss 接地。表表 1 DS18B20 详细引脚功能描述详细引脚功能描述 序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电

8、源下，也 可以向器件提供电源。3VDD可选择的 VDD 引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。图 5 DS18B20 温度采集（5）显示模块的设计）显示模块的设计要实现接在 P0 和 P2 口上 8 个数码管的动态显示，必须轮流向 各数码管送出段码和相应的位码，利用发光二极管的余晖和人眼的 视觉暂留效应，使得人感觉各位数码管同时在显示，实际多位数码 管是一位一位轮流显示的，试试轮流的速度非常快，人眼已经无法 分辨。数码管扫描频率必须大于 42HZ，人的眼睛才不会感觉到闪烁。 本设计中向 P2 发送段码，向 P0 发送位码，如图 6 所示。第 6 页 共 11 页图 4-6 数码管动态显示硬

9、件原理图发光二极管（LED）由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等 制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式 LED 显示器件 （半导体显示器） 。分段式显示器（LED 数码管）由 7 条线段围成 8 字型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通， 发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种 字形或符号。LED 数码管有共阳、共阴之分。图 4-7 是共阳式 LED 数码管的原理图和符号。图 7 共阳式 LED 数码管的原理图和数码管的符号图第 7 页 共 11 页（6）蜂鸣器电路）蜂鸣器电路如图 4-6，本设计采用无源蜂鸣器，单片机必须输出固定频率的 方波信号，

10、其工作电压范围宽，4-12V，需要外围元件少，电压增益 可调范围为 20-200.，接在 P3.5 口。如图 4-7 所示。图 4-8 蜂鸣器输出电路（7）按键电路）按键电路1、键盘编程扫描法识别按键方法：、键盘编程扫描法识别按键方法：1）判别有无键按下；2）键盘扫描取得闭合键的键值；3）得到键值；4）判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待。5）将闭合按键的值保存，同时转区执行该闭合键的功能。2、键盘电路原理图：、键盘电路原理图：图 9 按键电路原理图第 8 页 共 11 页2 系统的软件设计系统的软件设计本设计的原理图实现是在 Protel 99 SE 中实现的，本设计的程序 在 keil

11、Uvision2 环境中进行编程与调试的，编程语言 51C。 其中中断与软件计数产生时间计数来实现计时，每计时完 1 秒， 秒字节地址中的值增 1，满 60 秒分节地址中的值增 1，满 60 分小时 节地址中的值增 1如此不断向高位进位，判断闰年闰 月，实现日期时间更新。图 10 主程序流程图3s3s图 11 闹铃程序流程图 3s图 12 数码管滚动显示流程图返回调整状态开始按键控制程序显示日期、时间和温度、闹钟程 序初始化中断、18B20走时Y蜂鸣器响走时判断是否整点、 闹钟时间？NYYYYMMDDHHMMSS温度值第 9 页 共 11 页图 13 日历流程图NNNNNYYYYY开始时单元清

12、零，日单元加 1，显示秒单元清零，分单元加 1，显示一秒时间到？秒单元加 1，显示60 秒时间到？60 分钟到？24 小时到？分单元清零，时单元加 1，显示一个月到？闰月判断程序月单元清零，年单元加 1，显示结束第 10 页 共 11 页四四.【仿真与仿真结果分析仿真与仿真结果分析】图 14 系统面板介绍图调整方法调整方法1.系统启动后按 S4 进入设置程序进入设置程序，设置时时钟继续运行，对当 前项进行设置，调整顺序依次为：年（年（11）月（月（11）日（日（11）时（时（11）分（分（11）秒（秒（11）闹钟小时（闹钟小时（11）闹钟分闹钟分钟（钟（11）闹钟开闹钟开/ /关（关（ON/O

13、FFON/OFF）年（年（1010）年（年（100100）年（年（10001000） 。2 按 S3 对设置项进行逐个切换对设置项进行逐个切换，循环； 3.S2 对选项进行减减（-）操作和 ON/OFF 的切换； 4.S1 对选项进行加加（+）操作和 ON/OFF 的切换；当全部选项或者部分选项设置完成，按下 S4 保存退出保存退出，时钟开始运行。S1、S2、S3、S 4显示面板显示面板蜂鸣器蜂鸣器复位按钮复位按钮电源接口电源接口 及开关及开关第 11 页 共 11 页五五.【总结及改进思路总结及改进思路】在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和 自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不 少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培 养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对 今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能 力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。 虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这 次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。 总之，这次实验设计让我学习到很多。虽然结束了，但这只能 是一个开始。我们只有对自己有了更高的要求，才能作为动力不断 取得新的成绩!