電子時鐘設計論文

1、-PAGE . z環(huán)境保護工程職業(yè)學院課 程 設 計 題目： 電子時鐘 系 ：專 業(yè)：班 級：姓 名：指導教師：完成時間：-. z摘要作為 專業(yè)的我們，實操動手能力是很重要的，而且實操起來跟理論的知識相差是很多的。為了讓我們更好的掌握已經學習了的知識跟訓練自己的實操能力，學校給了兩個星期的時間讓我們來做電子創(chuàng)新實驗，讓我們自己動手來設計，自己去找資料，自己去焊接，自己去調試和測試，培養(yǎng)對電子電路的綜合分析設計能力，我們要掌握電子技術的關鍵點，培養(yǎng)動手能力、設計能力、思維能力和創(chuàng)新能力。電子時鐘主要是利用電子技術將時鐘電子化、數(shù)字化，擁有時鐘準確、體積小、界面友好、可擴展性能強等特點，被廣泛應用

2、于生活和工作當中。另外，在生活和工農業(yè)生產中，也常常需要溫度，這就需要電子時鐘具有多功能性。本文對當前電子鐘開發(fā)手段進展了比擬和分析，最終確定了采用單片機技術實現(xiàn)多功能電子時鐘。本設計應用AT89C52芯片作為核心，6位LED數(shù)碼管顯示，使用DS1302實時時鐘日歷芯片完成時鐘/日歷的根本功能。這種實現(xiàn)方法的優(yōu)點是電路簡單，性能可靠，實時性好，時間準確，操作簡單，編程容易。該電子時鐘可以應用于一般的生活和工作中，也可通過改裝，提高性能，增加新功能，從而給人們的生活和工作帶來更多的方便。-. z目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc12529 一、引 言 PAGER

3、EF _Toc12529 1 HYPERLINK l _Toc6480 1.1 多功能電子時鐘研究的背景和意義 PAGEREF _Toc6480 1 HYPERLINK l _Toc4036 1.2 電子時鐘的功能 PAGEREF _Toc4036 1 HYPERLINK l _Toc17317 二、基于單片機的電子時鐘硬件選擇分析 PAGEREF _Toc17317 2 HYPERLINK l _Toc12408 2.1主要IC芯片選擇 PAGEREF _Toc12408 2 HYPERLINK l _Toc9738 2.1.1微處理器選擇 PAGEREF _Toc9738 2 HYPERL

4、INK l _Toc20704 2.1.2 DS1302簡介 PAGEREF _Toc20704 3 HYPERLINK l _Toc11949 2.1.3 DS1302引腳說明 PAGEREF _Toc11949 4 HYPERLINK l _Toc14219 2.2電子時鐘硬件電路設計 PAGEREF _Toc14219 4 HYPERLINK l _Toc16011 2.2.1時鐘電路設計 PAGEREF _Toc16011 5 HYPERLINK l _Toc27501 三、原理圖 PAGEREF _Toc27501 6 HYPERLINK l _Toc27410 四、元件清單 PAG

5、EREF _Toc27410 7 HYPERLINK l _Toc13688 結論 PAGEREF _Toc13688 7 HYPERLINK l _Toc9657 致 PAGEREF _Toc9657 8-. z一、引 言時間是人類生活必不可少的重要元素，如果沒有時間的概念，社會將不會有所開展和進步。從古代的水漏、十二天干地支，到后來的機械鐘表以及當今的石英鐘，都充分顯現(xiàn)出了時間的重要，同時也代表著科技的進步。致力于計時器的研究和充分發(fā)揮時鐘的作用，將有著重要的意義。1.1 多功能電子時鐘研究的背景和意義20世紀末，電子技術獲得了飛速的開展。在其推動下，現(xiàn)代電子產品幾乎滲透到了社會的各個領域

6、，有力的推動和提高了社會生產力的開展與信息化程度，同時也使現(xiàn)代電子產品性能進一步提升，產品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時間對人們來說總是則珍貴，工作的忙碌性和繁雜容易使人忘記當前的時間。然而遇到重大事情的時候，一旦忘記時間，就會給自己或他人造成很大麻煩。平時我們要求上班準時，約會或召開會議必然要提及時間；火車要準點到達，航班要準點起飛；工業(yè)生產中，很多環(huán)節(jié)都需要用時間來確定工序替換時刻。所以說能隨時準確的知道時間并利用時間，是我們生活和工作中必不可少的1。 電子鐘是采用電子電路實現(xiàn)對時、分、秒進展數(shù)字顯示的計時裝置，廣泛應用于個人家庭，車站， 碼頭辦公室等公共場所，成為人們日常生活中不可少的必

7、需品。由于數(shù)字集成電路的開展和石英晶體振蕩器的廣泛應用，使得數(shù)字鐘的精度，遠遠超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產生活帶來了極大的方便，而且大擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、0按時自動打鈴、定時播送、自動起閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為根底的。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應用，有著非?，F(xiàn)實的意義。1.2 電子時鐘的功能電子時鐘主要是利用電子技術將時鐘電子化、數(shù)字化，擁有時間準確、體積小、界面友好、可擴展性能強等特點，被廣泛應用于生活和工作當中。當今市場上的電子時鐘品類繁多，外形小巧別致。也有體型較大的，諸如公共場所的大型電

8、子報時器等。電子時鐘首先是數(shù)字化了的時間顯示或報時器，在此根底上，人們可以根據(jù)不同場合的要求，在時鐘上加置其他功能，比方定時鬧鈴，萬年歷，環(huán)境溫度、濕度檢測，環(huán)境空氣質量檢測，USB擴展口功能等。本設計電子時鐘主要功能為：1.具有時間顯示和手動校對功能，24小時制；2.具有年、月、日顯示和手動校對功能；二、基于單片機的電子時鐘硬件選擇分析考慮單片機貨源充足、價格低廉，可軟硬件結合使用，能夠較方便的實現(xiàn)系統(tǒng)的多功能性，故采用單片機作為本設計的硬件根底。2.1主要IC芯片選擇2.1.1微處理器選擇目前在單片機系統(tǒng)中，應用比擬廣泛的微處理器芯片主要為8*C5*系列單片機。該系列單片機均采用標準MCS

9、-52核，硬件資源相互兼容，品類齊全，功能完善，性能穩(wěn)定，體積小，價格低廉，貨源充足，調試和編程方便，所以應用極為廣泛。例如比擬常用的AT89C2052單片機，帶有2KB Flash可編程、可擦除只讀存儲器E2PROM的低壓、高性能8位CMOS微型計算機。擁有15條可編程I/O引腳，2個16位定時器/計數(shù)器，6個中斷源，可編程串行UART通道，并能直接驅動LED輸出。僅僅是為了完成時鐘設計或者是環(huán)境溫度采集設計，應用AT89C2052單片機完全可以實現(xiàn)。但是將兩種功能結合在一片單片機上，就需要更多的I/O引腳，故本設計采用具有32根I/O引腳的AT89C52單片機。AT89C52單片機是一款低

10、功耗，低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片含4KB可經受1000次擦寫周期的FLASH可編程可反復擦寫的只讀程序存儲器EPROM，器件采用CMOS工藝和ATMEI公司的高密度、非易失性存儲器NURAM技術制造，其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-52兼容。片的FLASH存儲器允許在系統(tǒng)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。因此，AT89C52是一種功能強，靈活性高且價格合理的單片機，可方便的應用在各個控制領域6。AT89C52具有以下主要性能：1.4KB可改編程序Flash存儲器；2.全靜態(tài)工作：024Hz；3.1288字節(jié)部RAM；4.32個外部雙向輸入/輸出I/O口；5.6個中斷優(yōu)

11、先級； 2個16位可編程定時計數(shù)器；6可編程串行通道；7片時鐘振蕩器。此外，AT89C52是用靜態(tài)邏輯來設計的，其工作頻率可下降到0Hz，并提供兩種可用軟件來選擇的省電方式空閑方式Idle Mode和掉電方式Power Down Mode。在空閑方式中，CPU停頓工作，而RAM、定時器/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉電方式中，片振蕩器停頓工作，由于時鐘被凍結，使一切功能都暫停，只保存片RAM中的容，直到下一次硬件復位為止。圖2.1 AT89C52芯片PDIP封裝引腳圖AT89C51為適應不同的產品需求，采用PDIP、TQFP、PLCC三種封裝形式，本系統(tǒng)采用雙列直插PDIP封裝形式。

12、2.1.2 DS1302簡介DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘日歷芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進展同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小于31天時可以自動調整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達2.55.5V。采用雙電源供電主電源和備用電源，可設置備用電源充電方式，提供了對后備電源進展涓細電流充電的能力。有主電源和備份電源雙引腳，而且備份電源可由大容量電容1F來替代。需要強調的是，DS1302需要使用32.768KHz的晶振。2.1.3 DS1302引腳說

13、明圖2.2 DS1302芯片引腳圖其的引腳功能參照表2.1。表2.1 DS1302引腳功能說明引腳號名稱功能1VCC1備份電源輸入2*132.768KHz晶振輸入3*232.768KHz晶振輸出4GND地5RST控制移位存放器/復位6I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出7SCLK串行時鐘8VCC2主電源輸入2.2電子時鐘硬件電路設計電子鬧鐘至少要包括秒信號發(fā)生器、時間顯示電路、按鍵電路、供電電源等幾局部。硬件電路框圖參照圖2.3。該系統(tǒng)使用AT89C51單片機作為核心，通過讀取時鐘日歷芯片DS1302數(shù)據(jù)，完成此電子時鐘的主要功能時鐘。使用比擬通用的8段共陽數(shù)碼管，做7位顯示，分別顯示時、分、秒。圖2.3 多

14、功能電子時鐘硬件系統(tǒng)框圖鍵盤是為了完成時鐘/日歷的校對和日歷/溫度的顯示功能。整個電路使用了兩種電源，+5V電源將為整個電路供電。而+3V電源僅作為DS1302的備用電源。當+5V電源被切斷后，DS1302啟用+3V電源，可以保持DS1302繼續(xù)工作。當+5V電源恢復供電，LED依舊顯示當前時間，而不會因為斷電使系統(tǒng)復位到初始化時間，防止了重新校時的麻煩。2.2.1時鐘電路設計系統(tǒng)時鐘應用了實時時鐘日歷芯片DS1302，其連接如圖2.4。該硬件電路設計簡單，抗干擾能力強。如圖，AT89C51單片機P1.7直接接DS1302的RST端，上電后，AT89C51的P1.7腳自動輸出高電平。P1.5作

15、為串行時鐘接口，P1.6作為時鐘數(shù)據(jù)的I/O。DS1302采用雙電源供電，平時由+5V電源供電，當+5V掉電之后，由圖中BT1+3V備用電池供電。特別需要注意*1和*2兩端連接的晶振Y1，該晶振頻率為32.768KHz。圖2.4 系統(tǒng)時鐘電路三、原理圖四、元件清單名稱型號編號數(shù)量備注數(shù)碼管1寸 1106BSDS0/DS1/DS2/DS34共陽三極管S9012Q1/Q2/Q3/Q4/Q56262電阻1KR1/R2/R3 R10/R11/R1215貨架電阻10KR14/R153貨架熱敏電阻RM11497光敏電阻GM11119水銀開關ZH11774輕觸開關S1/S236965單片機stc15f204eaU11USB接口T型接口P113136蜂鳴器BELL11647芯片座28P窄體U11貨架芯片座8PU21貨架時鐘芯片DS1302U21A2104晶振32.768KhzY2114291220電池1紐扣電池座貼片B17291電源音頻線一分二1外殼1M2螺絲14套1包PCB板1結論 通過這一周的實訓我的收獲很多，知