数字时钟课程设计报告—郑俭.doc

丽 水 学 院 课程设计与制作报告 题 目 数字闹钟的设计与制作 指导教师 吴晓飞 院 系 计算机与信息工程学院 专 业 电子信息工程专业 班 级 电信082本 学 号 08104020216 姓 名 　 郑俭 2011年 6 月 27 日 项目二：数字闹钟的设计与制作 设计任务 用单片机设计并制作一数字闹钟。要求： 1.具有显示时、分、秒的功能； 2.具有校时、校分的功能 3.具有整点报时和可调的闹时功能。 硬件电路设计及描述 2.1 数字闹钟电路总体设计 数字闹钟应包括秒信号发生器、时间显示电路、按键电路、供电电源以及闹钟指示电路等几部分。 按键功能说明：K1，设置时间和闹钟的小时；K2，设置小时以及设置闹钟的开关；K3，设置分钟和闹钟的分钟；K4；设置完成退出。 电子闹钟的主电路主要涉及到CPU电路和按键按钮电路。主机的设计具体地说有：1）系统时钟电路设计；2）系统复位电路设计；3）按键与按钮电路设计；4）闹钟声指示电路设计。 数字闹钟的系统框图如图1所示。 图1 数字闹钟的系统框图 2.2 电路原理图 图2中6位共阳数码管采用动态显示方式，考虑到单片机引脚的输出电流有限，为了保证数码管的亮度，在位选端增加了三极管9012用于电流放大。在段选端增加了限流电阻。键盘电路由4个按键组成，按键功能自行定义。发声电路采用了蜂呜器，为使蜂呜器声音达到一定的分贝，增加了一个三极管驱动电路。 2.3 系统时钟电路设计 对于时间要求不是很高的系统，只要按图进行设计就能使系统可靠起振并稳定运行。但由于原理图中的C1、C2电容起着系统时钟频率微调和稳定的作用，因此，在本闹钟系统的实际应用中一定要注意正确选择参数（30±10 PF），并保证对称性（尽可能匹配），选用正牌厂家生产的瓷片或云母电容，如果可能的话，温度系数要尽可能低。实验表明，这2个电容元件对闹钟的走时误差有较大关系。 图2 数字闹钟电路原理图 2.4 系统复位电路的设计 智能系统一般应有手动或上电复位电路。复位电路的实现通常有两种方式：１）RC复位电路；２）专用μＰ监控电路。前者实现简单，成本低，但复位可靠性相对较低；后者成本较高，但复位可靠性高，尤其是高可靠重复复位。对于复位要求高、并对电源电压进行监视的场合，大多采用这种方式。 本次课程设计采用了上电按钮电平复位电路。 2.5 闹钟指示电路设计 闹钟指示可以有声或光两种形式。本系统采用声音指示。关键元件是蜂鸣器。蜂鸣器有无源和有源两种，前者需要输入声音频率信号才能正常发声，后者则只需外加适当直流电源电压即可，元件内部已封装了音频振荡电路，在得电状态下即起振发声。市场上的有源蜂鸣器分为3Ｖ、5Ｖ、6Ｖ等系列，以适应不同的应用需要。闹钟电路是用比较器来比较计时系统和定时系统的输出状态，如果计时系统和定时系统的输出状态相同，则发出一个脉冲信号，再和一个高频信号混合，送到放大电路驱动扬声器发声，从而实现定时闹响的功能。其电路设计参见系统原理图。 2.6 数字闹钟的显示电路设计 本次课程设计采用了6位数码管显示电路。在6位LED显示时,为了简化电路,降低成本,采用动态显示的方式， 6个LED显示器共用一个8位的I/O, 6位LED数码管的位选线分别由相应的P2. 0～P2. 5控制,而将其相应的段选线并联在一起,由一个8位的I/O口控制,即P0口。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态转化成七段显示译码器译码，通过6位LED七段显示器显示出来。到达定时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现闹钟。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。 三、软件设计流程及描述 3.1 概述 软件设计的重点在于秒脉冲信号的产生、显示的实现、以及按键的处理等方面。基于软件的秒脉冲信号通常有延时法和定时中断法。延时法一般采用查询方式，在延时子程序前后必然需要查询和处理的程序，导致误差的产生，因此其秒脉冲的精度不高；中断法的原理是，利用单片机内部的定时器溢出中断来实现。例如，设定某定时器每50ms中断1次，则20次的周期为1s。本系统中所使用的晶振频率为12MHZ。 3.2 主模块的设计 主模块是系统软件的主框架。结构化程序设计一般有“自上而下”和“自下而上”两种方式，“自上而下”法的核心就是主框架的构建。它的