stm32電子鐘設計 課程設計報告

1、 成績課程論文 題 目： 基于STM32的多功能電子時鐘 學生姓名： 梁健 學生學號： 1008050120 系 別： 電氣信息工程系 專 業(yè)： 電子信息科學與技術(shù) 年 級： 2010級 任課教師： 鄭曉東 電氣信息工程學院制 2013年3月28 淮南師范學院電氣信息工程學院電子信息與技術(shù)專業(yè)課程論文 基于stm32的多功能電子時鐘 學生：梁健指導教師：鄭曉東電氣信息工程學院電子信息科學與技術(shù)專業(yè)一、設計任務與要求51、設計任務52、設計要求5二、方案設計與論證51、單片機芯片選擇方案72、顯示選擇方案7三、硬件單元電路設計與參數(shù)計算81、電源電路82、按鍵電路83、rtc時鐘94、12864

2、顯示電路95、溫度傳感器模塊10四、 軟件設計與流程圖101、主程序流程圖102、顯示子程序流程圖123、按鍵子程序流程圖14五、總原電路及元器件清單161總原理圖16六、元器件清單26七、主程序26八、 參考文獻30摘要:本論文基于單片機原理技術(shù)介紹了一款于stm32芯片作為核心控制器的單片機數(shù)字電子鐘的設計與制作，包括硬件電路原理的實現(xiàn)方案設計、軟件程序編輯的實現(xiàn)、數(shù)字電子鐘正常工作的流程、原理圖仿真實現(xiàn)、硬件實物的安裝制作與硬件實物的調(diào)試過程。該單片機數(shù)字電子鐘采用stm32自帶的RTC,用lLCD12864能夠準確顯示時間（顯示格式為：年月日時分秒），可隨時進行時間調(diào)整，時間可采用12

3、 小時制顯示或24 小時制顯示，用12864做成菜單形式，鬧鈴提醒，可按自己的要求設置擴展的小鍵盤個數(shù),并增加溫度顯示。關(guān)鍵詞：單片機 、數(shù)字電子鐘 、LCD12864、STM32、RTC，溫度傳感器一、設計任務與要求1、設計任務 用STM32設計一個數(shù)字電子鐘，采用LCD12864來顯示并修改，時間或鬧鈴。2、設計要求 （1）顯示格式為：XXXXXX XXXXXX 即：年月日 時分秒。 （2）具有鬧鈴功能。（3）按鍵改變時間。（4）按鍵改變鬧鈴。（5）溫度的顯示。二、方案設計與論證整個系統(tǒng)用stm32單片機作為中央控制器，由單片機執(zhí)行采集內(nèi)部rtc值，時鐘信號通過單片機I

4、/O口傳給LCD12864，單片機模塊控制驅(qū)動模塊驅(qū)動顯示模塊，通過顯示模塊來實現(xiàn)信號的輸出、LCD12864的顯示及相關(guān)的控制功能。系統(tǒng)設有按鍵模塊用于對時間進行調(diào)整及擴展多個小鍵盤，系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。設置？是顯示時間，溫度跳出?開始 選擇更改時間，鬧鈴正常顯示圖1 系統(tǒng)整體框圖1、單片機芯片選擇方案方案一：stm32是一個低功耗，高性能32位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。主要性能有：與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、 三級加密程序存儲器、32個可編程I/O

5、口線、三個16位定時器/計數(shù)器、八個中斷源、全雙工UART串行通道、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符、易編程。方案二：AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。主要性能有：兼容MCS51指令系統(tǒng)、32個雙向I/O口、256x8bit內(nèi)部RAM、3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷、時鐘頻率0-24MHz、2個串行中斷、可編程UART串行通道、2個外部中斷源、6個中斷源、2個讀寫中斷口線、3級加密位、低功耗空閑和掉電模式、軟件設置睡眠和喚醒功能。從單片機

6、芯片主要性能角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘單片機芯片選擇設計采用方案一既stm32。2、顯示選擇方案方案一：lcd1286。顯示質(zhì)量高，沒有電磁輻射，可視面積大，應用范圍廣，畫面效果好，數(shù)字式接口，”身材”勻稱小巧，功耗小。 方案二：數(shù)碼管動態(tài)顯示。動態(tài)顯示，即各位數(shù)碼管輪流點亮，對于顯示器各位數(shù)碼管，每隔一段延時時間循環(huán)點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但須保證掃描速度足夠快，人的視覺暫留功能才可察覺不到字符閃爍。顯示器的亮度與導通電流、點亮時間及間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動態(tài)顯示節(jié)省了I/O口，降低了能耗。從節(jié)省單片機芯片I/O口和降低能耗角度出發(fā)，本數(shù)字

7、電子鐘數(shù)碼管顯示選擇設計采用方案一，既lcd12864顯示。三、硬件單元電路設計與參數(shù)計算1、電源電路本數(shù)字電子鐘設計所需電源電壓為直流、電壓值大小5V的電壓源 。從硬件實物設計簡易程度與經(jīng)費方面考慮，用兩節(jié)電壓值大小2.5V干電池與電路電壓源引腳相連接即可達到硬件設計要求。即本數(shù)字電子鐘設計用兩節(jié)電壓值大小2.5V干電池做硬件電路電壓源。2、按鍵電路 本數(shù)字電子鐘設計所需按鍵用于進行顯示時間的調(diào)整與設置擴展的小鍵盤。單片機芯片4個I/O口可與按鍵直接相連，通過編程，單片機芯片即可控制按鍵接口電平的高低，即按鍵的開與關(guān)，以達到用按鍵進行顯示時間的調(diào)整與設置擴展的小鍵盤的設計要求。3、rtc時鐘

8、 Stm32自帶rtc模塊 ， 實時時鐘是一個獨立的定時器。RTC模塊擁有一組連續(xù)計數(shù)的計數(shù)器，在相應軟件配置下，可提供時鐘日歷的功能。修改計數(shù)器的值可以重新設置系統(tǒng)當前的時間和日期RTC模塊和時鐘配置系統(tǒng)(RCC_BDCR寄存器)處于后備區(qū)域，即在系統(tǒng)復位或從待機模式喚醒后，RTC的設置和時間維持不變。系統(tǒng)復位后，對后備寄存器和RTC的訪問被禁止，這是為了防止對后備區(qū)域(BKP)的意外寫操作。在RTC預分頻器余數(shù)寄存器(RTC_DIVH / RTC_DIVL)賦值可改變時間，在RTC鬧鐘寄存器(RTC_ALRH/RTC_ALRL)中改變鬧鈴時間。 4、12864顯示電路 數(shù)字電子鐘設計的顯示

9、模塊用8個一位數(shù)碼管實現(xiàn)，也可用兩個四位一體數(shù)碼管實現(xiàn)。兩種實現(xiàn)方式實現(xiàn)效果一樣。從實物制作的難易程度出，本數(shù)字電子鐘設計采用兩個四位一體數(shù)碼管實現(xiàn)。即數(shù)碼管引腳與單片機芯片和74LS245對應引腳相連接。5、溫度傳感器模塊 DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適

10、用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。1: 技術(shù)性能描述、 獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 、測溫范圍 55+125，固有測溫誤差（注意，不是分辨率，這里之前是錯誤的）0.5。、支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，實現(xiàn)多點測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。、工作電源: 35V/DC （可以數(shù)據(jù)線寄生電源） 、在使用中不需要任何外圍元件。4、 軟件設計與流程圖1、主程序流程圖主程序流程圖如下圖圖2所示否是更改數(shù)值顯示溫度Sec變了？開啟rt

11、c，初始化溫度進入循環(huán)圖22、顯示子程序流程圖 顯示程序流程圖如下圖圖3所示。Y是否滿24h?顯示緩沖單元清0返回NY是否滿60m?小時加1分值加1NRtc計數(shù)開始循環(huán)次數(shù)加1是否滿1s?是否滿60s?秒值加1N開始圖33、按鍵子程序流程圖 顯示子程序流程圖如下圖圖4所示。DISPLAY秒數(shù)加1秒值按鍵按下？分值按鍵按下？小時按鍵按下？切換鍵是否按下？YN小時>=12?NY標志位顯示B標志位顯示A分離秒值個位、十位顯示分十位、個位分離小時個位、十位顯示秒十位、個位分離分值個位、十位顯示小時十位、個位分數(shù)加1時數(shù)加1正常顯示？顯示HYYYY開始圖4五、總原電路及元器件清單 1總原理圖 最小

12、系統(tǒng)控制原理圖如下圖圖5所示, 12864原理圖如下圖圖6所示。圖5（1）：stm32f103引腳圖圖5（2）：指示燈與復位電路圖5（3）：穩(wěn)壓電路，變壓電路，晶震圖6 2實物圖圖7 按鍵模塊圖8 stm32最小系統(tǒng)模塊圖9 歡迎界面圖10 選擇界面圖11 正常顯示界面圖12 選擇時界面圖13 調(diào)整時間界面圖14 調(diào)整鬧鈴界面圖15 鬧鈴開始界面圖16 12864實物圖17 調(diào)溫度傳感器實物六、元器件清單STM32F103VET6一個杜邦線一束Lcd12864一個定位器（10k）一個Ds18b20一個插排一排電源一個銅柱兩個七、主程序/#include <stm32f10x_lib.h&

13、gt;#include "sys.h"#include "usart.h"#include "delay.h"#include "led.h" #include "key.h"#include "exti.h"#include "wdg.h"#include "timer.h" #include "rtc.h" #include "lcd12864.h"#include "ds18b20

14、.h" #include "adc.h"#include "timer.h" const u8 *COMPILED_DATE=_DATE_;/獲得編譯日期const u8 *COMPILED_TIME=_TIME_;/獲得編譯時間extern u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA;/輸入捕獲狀態(tài) extern u16TIM5CH1_CAPTURE_VAL;/輸入捕獲值short temp;int main(void)/u16 adcx;u8 t=1; Stm32_Clock_Init(9);/系統(tǒng)時鐘設置delay_init(72);/

15、延時初始化uart_init(72,9600); /串口1初始化 KEY_Init(); LCD12864_initial(); /初始化12864液晶LCD_Clearh(); /12864液晶初始化 LED_Init(); /初始化與LED連接的硬件接口Adc_Init(); /AD轉(zhuǎn)換初始化EXTIX_Init(); /外部中斷初始化RTC_Init(); /時鐘初始化 xuanzhe(); /選擇你需要的操作while(DS18B20_Init()/初始化DS18B20,兼檢測18B20LCD(3,0,"失敗");delay_ms(500); LED0=!LED0;

16、/DS0閃爍 while(1)temp=DS18B20_Get_Temp();if(temp<0)temp=-temp;LCD(3,4,"_"); Show_dig(2,5,temp/10);/顯示溫度值 LCD12864_sendbyte(0,0x33); LCD12864_sendbyte(1,46); Show_digl(temp%10); LCD(2,7,""); if(t!=timer.sec) t=timer.sec; Show_dig(1,0,timer.w_year);LCD12864_sendbyte(1,47);if(timer

17、.w_month<=9) Show_digl(0); Show_digl(timer.w_month); else Show_digl(timer.w_month);LCD12864_sendbyte(1,47);if(timer.w_date<=9) Show_digl(0); Show_digl(timer.w_date); elseShow_digl(timer.w_date); switch(timer.week)case 0:LCD(1,5,"星期天");break;case 1:LCD(1,5,"星期一");break;case

18、2:LCD(1,5,"星期二");break;case 3:LCD(1,5,"星期三");break;case 4:LCD(1,5,"星期四");break;case 5:LCD(1,5,"星期五");break;case 6:LCD(1,5,"星期六");break; Show_digshuzhi(2,0,timer.hour); LCD12864_sendbyte(1,58);LCD12864_sendbyte(0,0x33);if(timer.min<=9) Show_digl(0); Show_digl(timer.min); else Show_digl(timer.min);LCD12864_sendbyte(0,0x33);LCD12864_sendbyte(1,58);if(timer.sec<=9) Show_digl(0);Show_digl(timer.sec);else Show_digl(timer.sec); LCD12864_sendbyte(0,0x02); Show_dig(2,5,temp/10);/顯示溫度值 LCD12864_sendbyte(0,0x33); LCD12864_sendbyte(1,46);