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一.总体方案设计2
1.方案设计2
2.方案对比论证3
3.最终选择方案3
二.单元模块设计设计3
1.核心控制模块3
2.显示模块4
3.键盘输入模块4
4.USB电源供电模块5
5.声光信号模块5
6.扩展模块6
三.系统调试7
1.硬件部分7
2.软件部分7
四.结果分析7
1.时钟走时误差7
2.电子时钟功能说明8
五.设计总结8
参考文献9
附件
1.电路原理图10
2.电路图11
摘要
多功能数字钟的应用非常普遍,由单片机作为数字钟的核心控制器,通过它的时钟信号进行实现计时功能,将其时间数据经单片机输出,利用显示器显示出来。
通过键盘可以进行校时,定时等功能。
本系统利用单片机实现其具有计时,校时等功能的数字时钟,是以单片机STC89C52为核心元件同时采用LCD12864液晶同时显示“时,分,秒,星期,年,月,日”的现代计时装置。
显示极具人性化,另外具有校时功能,闹钟功能和节电保护功能。
利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活,便于功能的扩充等优点,如在电路板上预留有电源输出,温度传感插座等插座,便于功能扩展。
关键词:
电子闹钟;
STC89C52;
LCD12864;
节电保护;
人性化显示;
正文:
一.总体方案设计
1.方案设计
方案一:
方案二:
2.方案对比论证
方案一、二的电源供电模块、键盘输入模块、声光信号模块和核心控制模块都是一样的,主要的不同在于显示模块。
显示模块对比:
方案一、数码管。
LED数码管亮度高,驱动简单,成本低。
采用4位8段共阳极数码管能作为显示输出,但其显示内容单调,显示较多内容时需要多个数码管才能实现,且他人难以读懂,显示不够人性化。
方案二、12864带中文字库液晶。
12864M-1,一种图形点阵液晶显示器,主要由行驱动器、列驱动器和126*64全点阵液晶显示器组成,可完成图形显示,也可以显示8*4个(16*16点阵)汉字,与外部CUP接口可采用串行或并行方式。
虽然价格较高,但其显示内容丰富,他人容易读懂显示内容,便于人性化的设计。
对比结果:
由于电子时钟的设计需要显示多项时间数据,显示所需的英文字母或汉字数码管都难以实现,所以采用显示内容丰富的12864液晶显示器,以便达到人性化显示。
3.最终选择方案:
方案二。
二.单元模块设计
1.核心控制模块
主要元件:
STC89C52芯片一块,11.0592MHz石英晶振1个,30pf陶片电容2个
模块介绍:
石英晶振旁边的两个电容接地,实际上就是电容三点式电路的分压电容,接地点就是分压点。
以接地点为参考点,振荡引脚的输入输出是反相的,但从并联谐振回路即石英晶体两端来看,形成一个正反馈以保证电路持续振荡。
晶振电路为89C52提供稳定的时钟频率,使单片机有稳定的工作周期。
本设计主要是通过单片机定时计数器的功能来实现时钟的计时功能,并通过控制各个I/O口的高低电平来控制系统的外围设备,实现整个时钟所需的各种功能。
2.显示模块
10K电阻1个,5.1K电阻1个,S8550三极管1个,20孔插座1个,排针若干,12864液晶显示器1个。
模块介绍:
LCD12864的第18脚是倍压输出脚,输出高电平,而3脚是背光灯控制引脚,S8550三极管的主要作用是利用其导通与截止的特性作为开关使用,从而达到随时控制液晶背光灯的开关,通过软件可实现闹铃响时液晶显示闪烁和节电保护功能(即一定时间内无输入时自动关背光,达到节电功能)。
该模块的主要作用是显示所需要是时间,及操作提示。
3.键盘输入模块
4脚按钮4个。
在该模块中,采用四个按键作为电子时钟的控制输入,通过按键实现时钟设置、定时等功能。
电路中将四个按键的一端接公共地,而单片机的P3口默认为高电平,一旦按键被按下,则该按键对应的额管脚被拉低,通过扫描按键即可知道用户所要实现的功能,调用相应的按键子程序来完成该操作。
由于机械开关会有“抖动”现象,会影响输入扫描,这里采用了软件去抖延时的方法消抖。
4.USB电源供电模块
主要元件:
6角自锁开关1个,红色LED灯1个,USB电源插座1个,104陶片电容1个,1000UF/16V点解电容1个。
该模块通过外接USB电源,为系统提供稳定的电源。
电容的主要作用是滤波,使电流更稳定。
5.声光信号模块
蜂鸣器1个,S8550三极管1个,5.1K电阻1个,2K电阻5个,红LED灯2个,黄LED灯2个,绿LED灯1个,排针两枚。
该模块的作用主要是在闹铃时间到达时,提供声光信号。
LED灯主要是以流水灯的形式闪烁,蜂鸣器以一定的频率发出声响。
在发声部分中,三极管主要起到开关作用,当P37被置低时,三极管导通,使蜂鸣器发出声响
6.扩展模块
排针
A.电源输入输出模块。
该模块可通过杜邦线外接稳定电源,也可作为电源输出5V直流电源。
B.程序烧写模块。
该模块可通过杜邦线与实验板连接将修改的程序烧写入单片机,避免了单片机打频繁拔插,方便调试时修改程序。
C.温度传感器扩展模块
A.电源输入输出模块
B.程序烧写模块
C.温度传感器扩展模块。
该模块可直接接温度传感器,通过程序的调节,使闹钟具有测量和显示周围环境温度的功能。
三.系统调试
1.硬件部分
1.1调试方法:
由于液晶显示器无法在仿真软件中显示出来,所以整个调试过程都是以实物测试为主。
通过万用表来测量各部分参数是否正确。
1.2调试内容:
(1)电路板制作出来后,用万用表检测各条线路是否有短线的情况出线,有的话要及时补线
(2)检测系统所需要的发光二极管,电阻等元件是否能正常工作,参数是否达标。
(3)电路焊接完成后,在上电之前用万用表测量电源与地之间是否短接。
(4)上电之后要用自制测试笔观察电路中电位变化的情况,与设计当初的情况相比较,找出差别,并进行分析。
(5)烧入程序,看硬件电路是否按照要求工作。
2.软件部分
2.1调试方法:
在Keil软件上实现程序的编写,每完成一个模块或者函数调试一次看是否出错。
无错误后将程序烧写入实验板或做好的硬件电路中,按单步调试的方法,测量模块功能是否实现。
2.2调试内容:
(1)测量“时、分、秒、年、月、日”的加减调节是否正确,以及进位显示是否正常。
(2)测试润年的日期显示是否正确。
(3)测试星期是否能跟随日期的变化而正确显示。
(4)测试闹铃是否按时发出声光信号,闹铃能否持续一分钟,以及能在闹铃响时直接关闭闹铃。
(5)通过与电脑走时的对比得出某个时间段本系统的走时误差,修改中断的时间参数,来调节时钟走时误差,直至把误差减少到可接受程度。
四.结果分析
1.时钟走时误差
作为电子闹钟的主要功能,显示时间要保证其精确度,经过反复调试,本电子时钟能做到基本与标准时钟同步。
序号
时间段
时间参数
时间误差
一天误差
1
5分钟
50000*18
快7秒
33分42秒
2
6分钟
55000*18
慢24秒
96分
3
53000*18
慢10秒
48分
4
51500*18
慢2秒
9分42秒
5
10分钟
51150*18
快1秒
2分24秒
6
30分钟
51225*18
慢3秒
7
3小时
51190*18
慢6秒
48秒
8
12小时
51170*18
慢7秒
14秒
9
51165*18
4秒
2.电子时钟功能说明
题目要求
实际情况
达标
情况
基本要求
不得使用时钟芯片。
以89C52单片机做为主控芯片。
合格
一天内走时误差不得超过3分钟。
一天内走时误差低至4秒。
优秀
具有定时、校时功能
定时、校时界面人性化,有中文操作提示。
良好
定时时间到,自动启动声光信号,持续一分钟。
定时时间到,液晶屏幕闪烁,蜂鸣器以一定频率发声,5个发光二极管以流水灯的形式循环闪烁
显示内容包括星期、时、分、秒
显示内容丰富,除了时、分、秒、星期外,还添加了年、月、日和励志语。
发挥部分
显示添加年、月、日
添加了年、月、日并考虑到润年的影响,年份可调时间范围为100年
报时设置具有永久性
报时具有永久性,且可选择开启或者关闭报时
其他
增加了节电保护功能,一定时间内无输入操作将自动关闭液晶屏背光灯,且进入无背光的时间可调。
五.设计总结
通过这一个月的制作电子时钟的过程,发现了自身很多的不足,但也同样的学到了很多东西。
在整个制作过程中,遇到了很多问题,但在不断思考不断求证的过程中,通过XX,通过师兄,通过老师,最终还是把它们克服了,这让我学到了非常多的东西。
整个过程最大的感触就是自身知识的不足,有很多东西是课程已经学过的,但当时没有好好学,使我绕了不少弯,今后一定要好好学好理论课程,扎实的理论基础才是实践的根基。
从完全没接触过LCD12864,到现在能随意显示所需要的东西;
从对制作电路板完全不懂,到做出一块合格的电路板·
·
这个过程虽然艰辛,但却充实使我受益匪浅,这个时候我才深刻体会到比赛,做重要不是结果,而是为之努力奋斗的过程!
参考文献
郭天翔.新概念51单片机C语言教程【M】.北京:
电子工业出版社,2009
附录
附1:
电路原理图
附2:
电路图
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 电子 时钟 论文