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1、多功能电子时钟系统设计摘要在快节奏的当今社会,时间是一个很重要的工具,为了更高效率的完成工作,为了社会的进步与发展,把握和控制时间更是尤为重要。人们对数字钟的要求也越来越高,多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化。数字钟的设计方法有许多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟；也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟；还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有其特点,其中利用单片机实现的电子钟具有编程灵活,并便于功能的扩展。但这里为了学习数字电路,包括对组合逻辑电路与时序电路的学习,采用中小规模集成电路组成数字钟。因此本系统采用单片机作为数字钟的核
2、心控制器,读取时钟芯片的值,并通过显示器显示出来,而且,可以通过按键电路给单片机执行信号,实现正常显示,时钟校准和秒表的切换。采用AT89S52作为主控单片机,时钟模块选用DS1302作为时钟芯片,显示模块选用LCD1602,设置部分选用按键电路。本设计是以单片机为核心,附加必要的外围电路,通过编写C语言将存储在DS1302芯片中的年、月、日、时、分、秒,经过串行输入到单片机部,对其进行数制的转换在DS1602上显现出来。关键词：LCD160;DS1302;STC89C52;电子钟Multifunctionelectronic clocksystem designAbstractWith th
3、e fast-paced development of society , time becomes a essential tool which to be used in our daily routine , in order to complete the work more efficiently, in order to accelerate progress and development of society, it is particularly important to grasp and control the time. multi-functional digital
4、 clock regardless of the style or performance on both a qualitative change . Digital clock design There are many ways , for example , can be composed of small and medium- scale integrated circuits electronic bell ; also be used with a dedicated chip electronic clock display circuit and its periphera
5、l circuit required electronic bell ; chip can also be used to implement electronic bell and so on. These methods have their own characteristics , including the use of electronic clock with MCU programming flexibility , functionality and ease of expansion. But here in order to learn digital circuits,
6、 including combinational logic circuits and sequential circuits of study, using small and medium scale integrated circuits digital clock . Therefore, the system uses the MCU as the core controller digital clock , clock chip to read the values displayed by the display , and can be performed through t
7、he key signal to the microcontroller circuit to achieve normal display, clock and stopwatch calibration switch . Using AT89S52 microcontroller as the master clock module selection as the DS1302 clock chip, display module selection LCD1602, setting part of the selection key circuit .This design is a
8、microcontroller as the core , the additional necessary peripheral circuits , through the preparation of the C language will be stored in the DS1302 chip year, month, day, hour, minute, second, through the serial input to the internal microcontroller , its number system conversion apparent on the DS1
9、602 . Keywords:LCD1602;DS1302;STC89C52;Clock目 录第1章绪论21.1 课题的意义和目的21.2 课题的研究容21.3 课题的任务要求2第2章系统方案设计32.1系统方案设计32.2 方案的选择与论证42.2.1 方案的比较与论证42.2.2 系统结构实现框图设计4第3章系统各模块的硬件设计63.1 单片机控制模块设计4 3.1.1单片机的应用及发展现状43.1.2 STC89C52单片机模块53.1.3 单片机晶振模块设计83.1.4 单片机复位电路设计83.2 显示电路模块设计9 3.2.1 LCD1602介绍9 3.2.2LCD1602字符液晶使
10、用方法10 3.2.3LCD1602液晶显示电路设计123.3时钟电路DS130213 3.3.1 DS1302的性能特性13 3.3.2 DS1302使用方法13 3.3.3 时钟电路设计153.4 按键模块的设计15 3.4.1模式选择按键15 3.4.2按键设置电路163.5 蜂鸣报警电路模块设计16第4章系统软件设计94.1 软件设计总体思路184.2主程序流程图19第5章系统调试与数据分析125.1 硬件电路的制作和调试125.2 软硬件功能分析125.3 测试结果分析12第6章总结与展望14参考文献15致16附录1 电路原理图17附录2 程序19附录3元器件清单21前言近年来随着计
11、算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展,单片机的应用正在不断地走向深入,由于它具有功能强,体积小,功耗低,价格便宜,工作可靠,使用方便等特点,因此越来越广泛地应用各个领域。本次电子系统实训是以单片机STC89C52为核心,时钟芯片DS1302,LCD1602XI显示部分构成。具体介绍了应用Protues的ISIS软件进行单片机系统的电子时钟设计与仿真的实现方法。该方法既能准确验证所设计的系统是否满足技术要求,又能提高系统设计的效率和质量,降低开发成本,具有推广价值。随着现在通信的发展,移动通信,网络技术,多媒体技术在嵌入式系统中的应用,单片机从4位,8位,16位到32位,其发展历程一直受到
12、广大电子爱好者的极大关注。单片机功能越来越强大,价格却不断下降的优势无疑成为嵌入式系统设计的首选,同时单片机应用领域的扩大也使得更多人加入到基于单片机系统的开发行列,推动着单片机技术的创新进步。然而传统的单片机系统开发除了需要购置如仿真器,编程器,示波器等价格不菲的电子设备外,开发过程也较为繁琐。单片机系统作为一种典型的嵌入式系统,其系统设计包括硬件电路设计和软件编程设计两个方面,其调试过程一般分为软件调试,硬件调试,硬件测试,系统调试3个过程。如果采用单片机系统的虚拟仿真软件-Protues,则不用制作具体的电路板也能够完成以上工作。 / 第1章 绪论1.1 课题的意义和目的 在快节奏的当今
13、社会,时间更是一个很重要的工具,为了更高效率的完成工作,为了社会的进步与发展,把握和控制时间更是尤为重要。 电子时钟是利用电子技术构成时钟功能的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的寿命,因此现在越来越得到广泛的使用。现在的电子时钟具有显示、校准、闹钟这些传统机械时钟所具有的功能,另外还具有正点音乐报时、温湿度测量、秒表等新的功能,更加的使用并且生活化。因此我们将设计一个多功能电子时钟系统。课题的研究容设计制作一台以控制器为核心的多功能电子时钟系统。课题的任务和要求1.系统具有3种工作模式状态正常时钟显示模式、系统校准模式、秒表计时模式；系统所有功能,能够通过
14、上位PC机对其操作修改与实时动态显示PC主机端可利用高级语言进行人机界面设计；2在正常时钟显示模式时,时钟具有显示年、月、日、时、分、秒的功能；3在正常时钟显示模式时,系统具有整点报时的功能,在离整点前10秒时,自动发出鸣叫声,步长1秒,每间隔1秒鸣叫一次,前4响是低音,后1响为高音,共鸣叫5次,最后1响结束时为整点。高音频率为1KHz；4在系统校准模式时,系统具有快速校准时间的功能；5在秒表计时模式时,可兼做比赛时间记录表。秒表记时的精度为0.1秒,由3个键分别控制秒表的启动、清零、记录功能,可连续记录3组时间,并能够显示记录时间；6系统显示器采用LCD液晶显示器1602或其它显示器件,并采
15、用键盘对相关数据进行设置与操作。第2章 系统方案设计2.1系统方案设计2.1.1系统方案设计方案一：MCU显示通信接口PC键盘时钟蜂鸣器复位晶振电源用单片机为核心完成多功能电子时钟的各种功能,由时钟芯片来提供及时方式,再通过蜂鸣器报时,通过键盘来定时,修改时间,实现秒表的启停和存储,通过显示器来显示时间。示意框图如图2-1所示。图2-1 由单片机构成的多功能电子时钟框图方案二：以FPGA为核心来实现多功能电子时钟的功能,以模块化,自上而下的方式来编写程序,然后由时钟芯片来提供及时方式,再通过蜂鸣器报时,闹钟,通过键盘来定时,修改时间,实现秒表的启停和存储,通过显示器来显示时间。示意框图如图2-2所示。FPGA显示通信接口PC键盘时钟蜂鸣器图2-2 由FPGA构成的多功能电子时钟框图2.2 方案的选择与论证2.2.1 方案的比较与论证以上两个方案都可以实现多功能电子时钟的功能要求。其中方案一灵活性大,便于修改,成本低,但是经常会有死机情况,重启
