數(shù)字電子鐘--設(shè)計(jì)加詳細(xì)說(shuō)明(全)

1、中國(guó).電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告題 目： 數(shù)字電子鐘學(xué)生姓名： 系 別： 專業(yè)年級(jí)： 指導(dǎo)教師：年月日一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子鐘，采用LED數(shù)碼管來(lái)顯示時(shí)間。2、顯示格式為：XX：XX：XX，即：時(shí)：分：秒。3、時(shí)間采用24小時(shí)制顯示，4、設(shè)置一個(gè)按鍵用于時(shí)間顯示方式的切換,能進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整，可暫停時(shí)間的變動(dòng)。.二、方案設(shè)計(jì)與論證圖1 系統(tǒng)整體框圖1、單片機(jī)芯片選擇方案方案一：AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器。主要性能有：與M

2、CS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符、易編程。方案二：AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。主要性能有：兼容MCS51指令系統(tǒng)、32個(gè)雙向I/O口、256x8bit內(nèi)部RAM、3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷、時(shí)鐘頻率0-24MHz、2個(gè)串行中斷、可編程UART串行通道、2個(gè)外部中斷源、6

3、個(gè)中斷源、2個(gè)讀寫中斷口線、3級(jí)加密位、低功耗空閑和掉電模式、軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。從單片機(jī)芯片主要性能角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘單片機(jī)芯片選擇設(shè)計(jì)采用方案一。2、數(shù)碼管顯示選擇方案方案一：靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示，即當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或截止。該方式每一位都需要一個(gè)8 位輸出口控制。靜態(tài)顯示時(shí)較小電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但因當(dāng)所需顯示的位數(shù)較多時(shí)，靜態(tài)顯示所需的I/O口數(shù)較大，造成資源的浪費(fèi)。方案二：動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示，即各位數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮，對(duì)于顯示器各位數(shù)碼管，每隔一段延時(shí)時(shí)間循環(huán)點(diǎn)亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但須保證掃描速度足夠快，人的視

4、覺暫留功能才可察覺不到字符閃爍。顯示器的亮度與導(dǎo)通電流、點(diǎn)亮?xí)r間及間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了I/O口，降低了能耗。從節(jié)省單片機(jī)芯片I/O口和降低能耗角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘數(shù)碼管顯示選擇設(shè)計(jì)采用方案二。3、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)選擇方案方案一：上拉電阻驅(qū)動(dòng)方式。數(shù)碼管段碼與接有上拉電阻的單片機(jī)芯片I/O口相連，通過編程，單片機(jī)芯片即控制段碼電平的高低。該方式經(jīng)費(fèi)低，但實(shí)物制作較復(fù)雜。方案二：74LS245芯片驅(qū)動(dòng)方式。數(shù)碼管段碼與74LS245芯片B口相連，74LS245芯片A口與單片機(jī)芯片I/O口，通過編程，單片機(jī)芯片即可控制段碼電平的高低。該方式實(shí)物制作簡(jiǎn)單，增

5、強(qiáng)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管段碼能力。從實(shí)物制作簡(jiǎn)易程度與驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管段碼能力角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)選擇設(shè)計(jì)采用方案二。三、電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、單元電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算(1)電源電路本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需電源電壓為直流、電壓值大小5V的電壓源 。從硬件實(shí)物設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易程度與經(jīng)費(fèi)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(dá)到硬件設(shè)計(jì)要求。即本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)所需按鍵用于進(jìn)行顯示時(shí)間的調(diào)整與設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤。 單片機(jī)芯片4個(gè)I/O口可與按鍵直接相連，通過編程，單片機(jī)芯片即可控制按鍵接口電平的高低，即按鍵的開與關(guān)，

6、以達(dá)到用按鍵進(jìn)行顯示時(shí)間的調(diào)整與設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤的設(shè)計(jì)要求。(3)時(shí)鐘電路單片機(jī)芯片可使用內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘電路兩種方式產(chǎn)生電路所需的時(shí)鐘脈沖，內(nèi)部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)可用石英晶體和微調(diào)電容外接即可達(dá)到，外部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)外部脈沖源引入脈沖信號(hào)以保證個(gè)單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步。從硬件實(shí)現(xiàn)難易角度考慮，內(nèi)部時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn)比外部時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)易。既本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需的時(shí)鐘源采用內(nèi)部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)。所用定時(shí)方式為工作方式1，石英晶振為12M，即最小定時(shí)時(shí)間為1us，最大定時(shí)時(shí)間約為65.5ms，其電路圖如下圖2所示。圖2 時(shí)鐘電路圖(4)驅(qū)動(dòng)電路從實(shí)物制作簡(jiǎn)易程度與驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管段碼能力角度出發(fā)，

7、本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)采用數(shù)碼管段碼與74LS245芯片B口相連，74LS245芯片A口與單片機(jī)芯片I/O口，通過編程，單片機(jī)芯片即可控制段碼電平的高低的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管段碼控制，74LS245芯片圖如下圖3所示。圖3 74LS245芯片圖(5)LED顯示電路數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)的顯示模塊用8個(gè)一位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，也可用兩個(gè)四位一體數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。兩種實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)效果一樣。從實(shí)物制作的難易程度出，本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)采用兩個(gè)四位一體數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。即數(shù)碼管引腳與單片機(jī)芯片和74LS245對(duì)應(yīng)引腳相連接。(6)單片機(jī)電路本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)芯片作為中央控制器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出、LED的顯示及相關(guān)的控制功能。

8、2、總原理圖圖4最小系統(tǒng)控制原理圖3、元件清單四、仿真過程與仿真結(jié)果整體電路仿真圖如下圖5所示。圖5 整體電路仿真圖五、安裝與調(diào)試1、電路安裝安照電路原理圖把元器件安裝到已打好的銅板對(duì)應(yīng)的位置，把個(gè)元器件固定在銅板后，用導(dǎo)線把對(duì)應(yīng)的元器件的引腳相連接，再用焊錫焊接好即可。注意事項(xiàng)：（1）元器件的布局應(yīng)盡量集中，且各個(gè)元器件間引腳的連線應(yīng)盡量短、不彎曲，跳線盡量少。（2）各個(gè)元器件引腳的焊接不要虛焊。 2、電路調(diào)試把相應(yīng)編譯好的目標(biāo)程序代碼加載到單片機(jī)芯片AT89S52，可接上5V電壓源即開始進(jìn)行硬件電路的調(diào)試工作。如果顯示結(jié)果不符合設(shè)計(jì)要求，即檢查電路各連接點(diǎn)是否正確連接，再次進(jìn)行硬件電路的調(diào)

9、試工作，或是檢查代碼程序是否符合硬件電路的設(shè)計(jì)，若有錯(cuò)即進(jìn)行相應(yīng)的修改，編譯后，再進(jìn)行硬件電路的調(diào)試工作。如此反復(fù)操作，直到調(diào)試出正確結(jié)果。六、性能測(cè)試與分析系統(tǒng)上電后進(jìn)行功能的測(cè)試，通過測(cè)試觀察到，系統(tǒng)上電后數(shù)碼管上顯示時(shí)間：12-00-00,接著按下K1按鍵調(diào)整時(shí)間小時(shí)數(shù)的顯示，即小時(shí)加1，按下K2按鍵調(diào)整時(shí)間分鐘數(shù)的顯示，即分鐘加1，按下K3按鍵調(diào)整時(shí)間秒數(shù)的顯示，即秒數(shù)加1。然后按下按鍵時(shí)間24 小時(shí)制的顯示。在24小時(shí)制的顯示的情況下，顯示時(shí)間制的數(shù)碼管上不顯示，只顯示時(shí)，分，秒；通過測(cè)試，本作品設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電子鐘的基本功能，還增加了時(shí)間制轉(zhuǎn)換的功能，且系統(tǒng)工作穩(wěn)定。七、結(jié)論與心得

10、本單片機(jī)數(shù)字電子鐘系統(tǒng)的功能基本符合顯示格式為：XX：XX：XX， 即 時(shí)：分：秒。時(shí)間采用24 小時(shí)制顯示,設(shè)置一個(gè)按鍵用于時(shí)間顯示方式的切換。 經(jīng)過測(cè)試數(shù)據(jù)顯示, 系統(tǒng)的可靠性已經(jīng)基本能夠達(dá)到實(shí)際電子鐘的設(shè)計(jì)要求，同 時(shí)本單片機(jī)數(shù)字電子鐘系統(tǒng)具有擴(kuò)展性。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn)實(shí)際問題、提出實(shí)際問題、分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力的具體訓(xùn)練和考察過程。在此次數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中, 在學(xué)習(xí)新知識(shí)的同時(shí)，把在課程中學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際作品設(shè)計(jì)、操作中，更進(jìn)一步地熟悉了單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了其工作原理和具體的使用方法與相關(guān)元器件的參數(shù)計(jì)算方法、使用方法，了解了電路的開發(fā)和制作及課程設(shè)計(jì)報(bào)告的編寫。加深了對(duì)相關(guān)理論知識(shí)及專業(yè)知識(shí)的掌握度，增強(qiáng)自身的動(dòng)手能力，鍛煉及提高了理解問題、分析問題、解決問題的能力，更深刻的體會(huì)到了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，進(jìn)一步掌握畫圖軟件的使用和提高相應(yīng)的畫圖操作水平及技巧。從課題的開始到最終的完成，本課程設(shè)計(jì)及報(bào)告論文是在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下順利完成的。此外衷心感謝在本次課程設(shè)計(jì)中指點(diǎn)和幫助我的指導(dǎo)老師與同學(xué)！感謝學(xué)院為我們提供了良好課程設(shè)計(jì)儀器設(shè)備及學(xué)習(xí)環(huán)境。八、參考文獻(xiàn)1梁宗善·電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)·華中科技大學(xué)出版社2朱定華·現(xiàn)代數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)