多功能电子时钟系统设计毕业设计论文.docx

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多功能电子时钟系统设计毕业设计论文

JIANGSUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

电子系统设计综合训练

多功能电子时钟系统设计

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内部，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

Multifunctionelectronicclocksystemdesign

Abstract

Withthefast-paceddevelopmentofsociety,timebecomesaessentialtoolwhichtobeusedinourdailyroutine,inordertocompletetheworkmoreefficiently,inordertoaccelerateprogressanddevelopmentofsociety,itisparticularlyimportanttograspandcontrolthetime.multi-functionaldigitalclockregardlessofthestyleorperformanceonbothaqualitativechange.DigitalclockdesignTherearemanyways,forexample,canbecomposedofsmallandmedium-scaleintegratedcircuitselectronicbell;alsobeusedwithadedicatedchipelectronicclockdisplaycircuitanditsperipheralcircuitrequiredelectronicbell;chipcanalsobeusedtoimplementelectronicbellandsoon.Thesemethodshavetheirowncharacteristics,includingtheuseofelectronicclockwithMCUprogrammingflexibility,functionalityandeaseofexpansion.Buthereinordertolearndigitalcircuits,includingcombinationallogiccircuitsandsequentialcircuitsofstudy,usingsmallandmediumscaleintegratedcircuitsdigitalclock.Therefore,thesystemusestheMCUasthecorecontrollerdigitalclock,clockchiptoreadthevalues​​displayedbythedisplay,andcanbeperformedthroughthekeysignaltothemicrocontrollercircuittoachievenormaldisplay,clockandstopwatchcalibrationswitch.UsingAT89S52microcontrollerasthemasterclockmoduleselectionastheDS1302clockchip,displaymoduleselectionLCD1602,settingpartoftheselectionkeycircuit.

Thisdesignisamicrocontrollerasthecore,theadditionalnecessaryperipheralcircuits,throughthepreparationoftheClanguagewillbestoredintheDS1302chipyear,month,day,hour,minute,second,throughtheserialinputtotheinternalmicrocontroller,itsnumbersystemconversionapparentontheDS1602.

Keywords:

LCD1602;DS1302;STC89C52;Clock

前言

近年来随着计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。

课题的研究内容

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：

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。

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，重启会复位，需要重新设置时间。

方案二使用的是模块化的编写方法，外围电路要求较简单，不会因为掉电后重启就需要重置信息，但是成本高，固化后难以修改。

所以相比较而言，选择成本较低的，便于修改的方案一。

第3章系统各模块的硬件设计

3.1单片机控制模块

3.1.1单片机的介绍

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。

尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：

CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。

同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。

而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。

单片机也被称为微控制器，是因为它最早被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。

最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。

INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。

早期的单片机都是8位或4位的。

其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。

此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。

基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。

随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。

90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。

随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。

而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高