基于单片机设计的多功能数字时钟毕业设计.doc

基于 51 单片机多功能数字时钟姓名: 刘波学号:01105120 1 系统设计 设计要求设计制作一个 24小时制多功能数字钟? 主要性能指标 1?数字显示年?月?周?日?时?分?秒? 创意部分要求准确的进行年?月?周?日?时?分?秒的转换,切换两种显示模式? 总体设计方案 概述及设计思路该设计方案是以 MC51 单片机为核心,采用 LCD 液晶屏幕显示系统,温度采集模块?日期提醒?键盘时间调整预设置等模块,所构建的数字时钟系统,能动态显示实时时钟的时?分?秒,数据显示(误差限制在 30每天)? 方案论证(1) 时钟模块【方案一】采用单片机内置定时/ 计数器?它的处理过程主要是先设定单片机内部定时/ 计数器的工作方式, 对机器周期计数确定基准时间, 然后用另外一个定时器软件计数的方法对基准时间形成秒,秒计60次形成分,分计60次形成小时?依此类推,获取日期也是采用相同的方法?该方案在具体实现过程中, 计时存在较大的误差?如果晶振受到其他外界信号干扰,或者基准时间计算不准确,都会导致时间显示错误?【方案二】采用 555 多谐振荡器?由555 定时器组成一个多谐振荡器, 产生周期为 100HZ 的脉冲, 然后经过两个 74LS160 组成的分频器得到 1HZ 的秒脉冲?多谐振荡器的稳定度及频率的准确度决定了数字钟计时的准确程度, 通常选用成品晶振构成振荡器电路?计时精度取决于振荡器的频率,振荡器频率越高计时精度越高?【方案三】采用 DS1302 时钟芯片?DS1302 是一种高性能?超低功耗的实时时钟芯片, 附加 31 字节静态 RAM, 可以通过串行接口与单片机进行通信?实时时钟提供秒?分?时?日?星期?月?年的信息, 每个月的天数和闰年的天数可自动调整, 时钟操作可通过 AM/P M标志位决定采用24或12小时时间格式?芯片内部集成备用电源,当外围电路电路有电源供应的时候,备用电源充电储能?当外围电路掉电时,DS130 2芯片工作在休眠状态, 以备用电源供电?当外围电路再次供电, 即可唤醒休眠进入正常工作状态, 显示时间无任何异常?该系统设计中,采用方案三?(2) 数据显示【方案一】采用 LED 数码管显示数据?LED 数码管是由若干个发光二极管组成的显示字段的显示器件, 当数码管中的某个发光二极管导通的时候, 相应的一个字段便发光, 不导通则不发光?一般来说,LED 数码管的控制可分为段选控制和位选控制?段选是 LED 所显示的字段,如:a,b,c,d,e,f,g,dp, 当a,b,c 同时点亮时显示数字 7;当 a,b,d,e,g 同时点亮时显示数字 2?位选则是显示该数字的位?根据以上控制原理,可实现对时间和温度的显示?【方案二】采用 LCD1602 液晶屏显示数据?液晶屏的应用非常广泛, 比如日常生活中的手表?时钟?计算器?仪器仪表?家电?医疗器械?车船仪表?声象设备文体用品?通讯设备视频图像显示和大画面显示等等?LCD1602 液晶模块的读写操作, 屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的?如清除显示指令 01H, 光标复位到地址 00H 位置; 光标复位指令 00H, 光标返回到地址?LCD1602 液晶屏具有字符发生器, 可以直观的显示汉字?图形?字符,并且显示容量大,进行数据的实时显示简单方便?该系统设计中, 需要显示的数据比较多?如果使用 LED 数码管, 那么就要用分屏切换来显示数据, 那样既不直观又不方便, 并且对单片机的 I/O 口开销比较大?若使用 LCD 液晶屏显示数据,则不需要分屏切换,而且还节省了 I/O 资源?因此,采用方案二? 2 系统组成与工作原理 系统框图及工作原理图 2-1 系统框架图工作原理:本设计采用 STC89C51 单片机作为本次课程设计的控制模块?单片机可把由 DS18B20 ?DS1302 中的数据利用软件来进行处理, 从而把数据传输到显示模块, 实现温度?日历的显示?以LCD 液晶显示器为显示模块, 把单片机传来的的数据显示出来,并且显示多样化,在显示电路中,主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换? 单元电路设计 MC-51 单片机 89S51 各引脚功能介绍:VCC: 89S51 电源正端输入,接+5V ? VSS: 电源地端?XTAL1: 单芯片系统时钟的反相放大器输入端? DS1302 DS18B02 LCD 液晶显示键盘输入 AT89S51 XTAL2: 系统时钟的反相放大器输出端, 一般在设计上只要在 XTAL1 和XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了, 此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容,可以使系统更稳定,避免噪声干扰而死机?EA/Vpp