辉光管时钟显示毕业设计.docx

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辉光管时钟显示毕业设计

辉光管POV显示时钟

广州大学市政技术学院机械制造及自动化专业曾勇金

指导教师：

林思克

摘要：

辉光管，上世纪60-80年代的产物，电子技术发展历史的见证之一，相信有很多朋友对其了解甚少甚至从未亲眼所见。

但就是这现如今已濒临绝迹的古老器件，却让见过她的人都无法忘记那特有的显示效果，甚至开始感叹40年前的创造竟赋有如此的艺术气息，为了让这古老的并极富艺术气息的器件发辉余热，设计辉光管POV显示时钟，本设计应用80C52芯片作为核心，辉光管显示，使用DS1302实时时钟日历芯片完成时钟的基本功能。

这种实现方法的优点是，性能可靠，实时性好，时间，操作简单，编程容易。

了解单片机的内部结构和对程序的编写与仿真烧写等，更好地掌握程序结构及模块化程序设计，为今后的单片机的开发应用奠定基础。

关键词：

辉光管，单片机，编程，设计，仿真，电子时钟

ABSTRACT：

GlowTubeistheproductofthelastcentury60-80s,witnessthehistoryofthedevelopmentofelectronictechnology,believethattherearealotoffriendstounderstanditsseldomorevenneversaw.Buthereitisnowendangeredancientdevice,itmakespeoplewhosawhercouldnotforgetthedisplayeffect,exclamation,40yearsagohasevenstartedcreatingendowedwithsuchartisticbreath,inordertomakethisancientandveryartisticdevicessendfailwasteheat,POVclockaccordingtoglowtubedesign,thisdesignused80c52chipasthecore,theglow,accordingtotheuseofDS1302real-timecalendarclockchiptocompletethebasicfunctionoftheclock.Thismethodhastheadvantageofreliableperformance,goodreal-time,time,simpleoperation,easyprogramming.Understandtheinternalstructureofsingle-chipmicrocomputerandprogramcompilingandsimulationburning,etc,tobettergrasptheprogramstructureandthemodularizedprogramdesign,forthedevelopmentandapplicationofsingle-chipmicrocomputerinthefuturetolaythefoundation.

KEYWORDS：

GlowTube,MCU,Programming,Design,Simulation，Electronicclock

前言

随着电子技术的不断发展，辉光管慢慢退去了昔日的光辉，但是辉光管是电子技术发展历史的见证之一，相信有很多朋友对其了解甚少甚至从未亲眼所见。

但就是这现如今已濒临绝迹的古老器件，却让见过她的人都无法忘记那特有的显示效果，甚至开始感叹40年前的创造竟赋有如此的艺术气息，为了让这古老的并极富艺术气息的器件发辉余热，设计辉光管POV显示时钟，了解单片机的内部结构和对程序的编写与仿真烧写等，更好地掌握程序结构及模块化程序设计，为今后的单片机的开发应用奠定基础。

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.

本文的电子钟系统是以单片机（AT89C52）为核心，时钟芯片DS1302、辉光管等元器件组成。

具体介绍应用Proteus的ISIS软件进行单片机系统的电子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。

随着半导体技术的飞速发展，以及移动通信、网络技术、多媒体技术在嵌入式系统设计中的应用，单片机从4位、8位、16位、32位到64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方案设计的首选，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中，推动着单片机技术的创新进步。

1辉光管简介

辉光管-是60年代真空电子时代的产物，是利用辉光放电效应产生光亮来显示数字及符号的一种电子元件，诞生于上世纪60年代，到了80年代末慢慢的被其他技术所创造的新型器件所取代。

古老的器件在经过设计师精心设计后赋予了非常强烈的现代感，是古典科技与现代艺术的完美结合，从而成为经典中的珍品。

由于辉光管目前已经停产，因此该产品的数量是及其有限，完全可以说是一种限量品。

因此这些辉光管模块不但可以作为极其酷炫的装饰品也可以作为古典科技艺术品进行收藏。

本辉光管模块采用国产的QS30-1型号，内部气体是氖气，辉光放电效应所产生的光芒为橘红色，尤其是在夜晚，其散发出温暖的橘红色光芒给人非常温馨的感觉，其独特的字形，释放出强烈的层次感，极具收藏价值。

图1辉光管外观图

 辉光数码管需在强电场作用下才能启辉，因此，在译码器与辉光数码管之间必须配有电子开关，如图中的VT1-VT10便是半导体三极管组成的开关电路。

图2辉光管内部引脚图

2单片机及主要芯片相关知识

2.1单片机的简介

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

2.1.1单片机发展历史

4位单片机：

1975年，美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS-1000；此后，各个计算机公司竞相推出四位单片机。

四位单片机的主要应用领域有：

PC机的输入装置，电池充电器，运动器材，带液晶显示的音/视频产品控制器，一般家用电器的控制及遥控器，电子玩具，钟表，计算器，多功能电话等。

8位单片机：

1972年，美国Intel公司首先推出8位微处理器8008，并于1976年9月率先推出MCS-48系列单片机。

在这以后，8位单片机纷纷面市。

8位单片机由于功能强，被广泛用于自动化装置、智能仪器仪表、智能接口、过程控制、通信、家用电器等各个领域。

16位单片机：

1983年以后，集成电路的集成度可达几十万只管/片，各系列16位单片机纷纷面市。

16位单片机主要用于工业控制，智能仪器仪表，便携式设备等场合。

32位单片机：

随着高新技术只智能机器人，光盘驱动器，激光打印机，图像与数据实时处理，复杂实时控制，网络服务器等领域的应用与发展，20世纪80年代末推出了32位单片机，

64位单片机：

近年来，64位单片机在引擎控制，智能机器人，磁盘控制，语音图像通信，算法密集的实时控制场合已有应用，如英国Inmos公司的TransputerT800是高性能的64位单片机。

2.1.2单片机的特点

（1）集成度高、体积小。

单片机、CPU、存储器、I/O接口等各种功能部件集成在一块晶体芯片上，体积小，节省空间。

能灵活，方便地应用于各种智能化的控制设备和仪器，实现机电一体化。

（2）可靠性高，抗干扰性强。

　单片机把各种功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下

（3）低功耗。

　许多单片机的工作电压只有2～4伏特，电流几百微安，功耗很低，适用于便携式系统

（4）控制功能强。

其CPU可以对I/O端口直接进行操作，可以进行位操作、分支转移操作，还能方便地实现多机控制，使整个系统的控制效率大为提高，适用于专门的控制领域。

（5）可扩展性好。

单片机具有灵活方便的外部扩展总线接口，使得当片内资源不够使用时可以非常方便地进行片外扩展。

另外，现在单片机具有越来越丰富的通信接口：

如异步串行口SCI、同步串行口SPI、I2C、CAN总线、甚至有的单片机还集成了USB接口或以太网接口，这些丰富的通信接口使得单片机系统与外部计算机系统的通信变得非常容易。

（6）性价比高

单片机应用广泛，生产批量大，产品供应商的商业竞争使得单片机产品的性能越来越强而价格低廉，有优异的性能价格比。

2.1.3AT89C52单片机的介绍

图3封装

AT89C52ATMEL是一种低功耗，高性能CMOS8位单片机．片内含8KbyTES的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）。

器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准80C51指令系统及80C52产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH由存储单元，功能强大AT89C52单片适用于许多较为复杂控制应用场合。

主要性能参数：

与Mcs-51产品指令和引脚完全兼容。

8字节可重擦写FLASH闪速存储器

1000次擦写周期

全静态操作：

0HZ-24MHZ

三级加密程序存储器

256X8字节内部RAM

32个可编程I/0口线

3个16位定时／计数器

8个中断源

可编程串行UART通道

低功耗空闲和掉电模式

AT89C52提供以下标准功能：

8字节FLASH闪速存储器，256字节内部RAM,32个I/O口线，3个16位定时／计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89c52可降至零赫兹的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电上作模式。

空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时／计数器．串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

图4单片机内部结构

功能引脚说明：

图5引脚图

Vcc:

电源电压GND:

接地

P0：

是一组8位漏极开路型双向1/O口，也即地址/数据总线复用口。

作为输出口用时．每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。

P0口也可以配置为复低位地址/数据总线和内存数据访问外部程序。

在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在FLASH由编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

P1：

是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。

作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流IIL，此外，Pl.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（Pl.0/T2）和输入（P1.1/T