多功能电子时钟系统设计报告.docx

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1、注蠡域工停况JIANGSUuniversityoftechnology电子羲森珞10缘鑫期练学院名称：电气信息工程学院专业：电气工程及其自动化班级：10电子XX姓名：XXXX学号：XXXXX指导教师姓名：薛波俞洋2023年09月多功能电子时钟系统设计摘要随着科技的开展和社会的进步，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

2、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,设置局部选用按键电路。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：LCDl60;DS1302

3、;STC89C52;电子钟MultifunctionelectronicclocksystemdesignAbstractWiththedevelopmentoftechnologyandsocialprogress,peopledemandmoreandmoredigitalCIoCkhigh,multi-functionaldigitalclockregardlessofthestyleorperformanceonbothaqualitativechange.DigitalclockdesignTherearemanyways,forexample,canbecomposedofsmal

4、landmedium-scaleintegratedcircuitselectronicbell;alsobeusedwithadedicatedchipelectronicclockdisplaycircuitanditsperipheralcircuitrequiredelectronicbell;chipcanalsobeusedtoimplementelectronicbellandsoon.Thesemethodshavetheirowncharacteristics,includingtheuseofelectronicclockwithMCUprogrammingflexibil

5、ity,functionalityandeaseofexpansion.Buthereinordertolearndigitalcircuits,includingcombinationallogiccircuitsandsequentialcircuitsofstudy,usingsmallandmediumscaleintegratedcircuitsdigitalclock.Therefore,thesystemusestheMCUasthecorecontrollerdigitalclock,clockchiptoreadthevaluesdisplayedbythedisplay,a

6、ndcanbeperformedthroughthekeysignaltothemicrocontrollercircuittoachievenormaldisplay,clockandstopwatchcalibrationswitch.UsingAT89S52microcontrollerasthemasterclockmoduleselectionastheDS1302clockchip,displaymoduleselectionLCD1602,settingpartoftheselectionkeycircuit.Thisdesignisamicrocontrollerastheco

7、re,theadditionalnecessaryperipheralcircuits,throughthepreparationoftheClanguagewillbestoredintheDS1302chipyear,month,day,hour,minute,second,throughtheserialinputtotheinternalmicrocontroller,itsnumbersystemconversionapparentontheDS1602.KeywordszLCD1602;DS1302;STC89C52;Clock目录第1章绪论51.1 课题的意义和目的51.2 课题

8、的研究内容51.3 课题的任务要求5第2章系统方案设计62.1 系统方案设计62.2 方案的选择与论证72.2.1 方案的比拟与论证72.2.2 系统结构实现框图设计错误!未定义书签。第3章系统各模块的硬件设计错误!未定义书签。3.1.1 机控制模块设计错误!未定义书签。单片机的应用及开展现状83.1.2 STC89C52单片机模块93.1.3 单片机晶振模块设计103.1.4 单片机复位电路设计错误!未定义书筝，显J电路模块设1错X未AiL乂书签1.CD1602介绍错误!未定义书Sf。1.CDI602字符液晶使用方法错误!未定义书签。1.CD1602液晶显示电路设计错误!未定义书签.3.2

9、时钟电路DS1302错误!未定义书签。DS1302的性能特性错误!未定义书签.DS1302使用方法错误!未定义书签。3.3.3时钟电路设计错误!未定义书签。3.3 按键模块的设计错误!未定义书签。模式选择按键错误!未定义书签。3.4.2按键设置电路错误!未定义书签。3.4 蜂鸣报警电路模块设计错误!未定义书签.第4章系统软件设计错误!未定义书签。4.1 软件设计总体思路错误!未定义书签。4.2 主程序流程图错误!未定义书签。第5章系统调试与数据分析错误!未定义书签。5.1 硬件电路的制作和调试175.2 软硬件功能分析185.3 测试结果分析19第6章总结与展望19参考文献19致谢20附录1电

10、路原理图错误!未定义书签。附录2程序错误!未定义书签。附录3元器件清单错误!未定义书签。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开展，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，价格廉价，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,LCD1602X1显示局部构成。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，降低开发本钱，具有推广价值。随着现在通信的开展

11、，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，其开展历程一直受到广阔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参加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-Prot

12、UeS,那么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 课题的意义和目的为了记录时间，古人创造了文字；为了区分一天中的不同阶段，古人有创造了沙漏等工具。而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，为了社会的进步与开展，时间更是尤为重要。集成电路制造技术的快速开展，一方面促进了相应设计技术的开展，另一方面也对设计技术提出了更高的要求。而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

13、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。本次实训便是制作电子钟，让我们更加清楚的了解电子钟的功能。1.2 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。1.3 课题的任务要求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

14、响为高音，共鸣叫5次，最后1响结束时为整点。高音频率为IKHz;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 系统方案设计系统方案设计方案一：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-

15、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。键盘S方案二:使F图力时钟和器件搭蜂鸣器然后将所：FPGA构成的多功显示富块图2-3由电珞模块构成的多功能电子时钟框图显示电路电源电校准电路2.2 方案的选择与论证2.2.1 方案的比拟与论证以上三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，本钱低，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，但是本钱高，固化后难以修改。方案三设计需要整理的材料包括各种计数器芯片、实现与、或、非等各种根底逻辑运算所需的芯片、7段数码管、LED点阵、各种可能使用到的开关、7805芯片、变压器、整流桥、电阻、电容、蜂鸣器等。电路较为繁琐，不易大批量生产且调试起来很困所以相比拟而言，选择本钱较低的，便于修改的方案一。第3章系统各模块的硬件设计3.1 单片机控制模块单片机的介绍