单片机课设_基于视觉暂留的电子时钟设计.doc

Beijing Jiao Tong University 基于视觉暂留的电子时钟设计 学 院： 电子信息工程学院 班 级： 姓 名： 指导教师： 时 间： 2013.12.15  基于视觉暂留的电子时钟设计 摘 要 随着人们物质生活水平的提高，人们对精神生活的追求也愈加强烈，对信息的渴求已成为了人们必不可少的需要，更加简捷与新颖的信息传递方式无疑会给人们带来耳目一新的感受。而现代工具务求简捷化、便携化，因此，摇动显示装置的到来，必将会给人们带来一种新的方便的文化传递方式。 电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时钟精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点，被广泛应用于生活和工作当中。 本设计基于人的视觉暂留原理，通过分时刷新8个发光二极管来显示时钟信号。输出信号频率的控制通过单片机来实现，用水银开关来检测当前摇动状态。当进行摇动时，由于人的视觉暂留原理，会在发光二极管摇动区域产生一个视觉平面，在视觉平面内的二极管通过不同频率的刷新，会在摇动区域内显示从DS1302读取好的时钟信息，从而达到在该视觉平面上传达信息的作用。 关键词：电子时钟；摇动显示；AT89C51；DS1302 一、引 言 时间是人类生活必不可少的重要元素，如果没有时间的概念，社会将不会有所发展和进步。从古代的水漏、十二天干地支，到后来的机械钟表以及当今的石英钟，都充分显现出了时间的重要，同时也代表着科技的进步。致力于计时器的研究和充分发挥时钟的作用，将有着重要的意义。 1.1系统设计要求 设计一个基于DS1302的电子时钟，要求不会因掉电影响走时的准确性。显示部分需要基于视觉暂留原理，通过左右摇动LED线阵来显示当前时间。 1.2系统设计思路及特点 该LED显示棒摇动时显现时间由LED灯显示，LED灯成线状排列，每个瞬间线阵只能显示数字编码后的文字或图形的一列，利用人眼的视觉暂留原理，将需要显示的字符或图形分成N列（N≥8），一般人手左右摆动的频率为几赫兹到十几赫兹，因此，通过单片机控制LED线阵以一较低频率扫描需要显示数字的每一列，摆动显示棒时即可因视觉暂留看出需要显示的时间；左右摆动一次通过端口电平变化，调用相应的显示子程序，通过外部中断实现，该系统设计对程序设计的要求较硬件电路要高。 二、基于单片机的电子时钟硬件选择分析 考虑单片机货源充足、价格低廉，可软硬件结合使用，能够较方便的实现系统的多功能性，故采用单片机作为本设计的硬件基础。 2.1主要IC芯片选择 2.1.1微处理器选择 目前在单片机系统中，应用比较广泛的微处理器芯片主要为8XC5X系列单片机。该系列单片机均采用标准MCS-52内核，硬件资源相互兼容，品类齐全，功能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，货源充足，调试和编程方便，所以应用极为广泛。 例如比较常用的AT89C2052单片机，带有2KB Flash可编程、可擦除只读存储器（E2PROM）的低压、高性能8位CMOS微型计算机。拥有15条可编程I/O引脚，2个16位定时器/计数器，6个中断源，可编程串行UART通道，并能直接驱动LED输出。 仅仅是为了完成时钟设计或者是环境温度采集设计，应用AT89C2052单片机完全可以实现。但是将两种功能结合在一片单片机上，就需要更多的I/O引脚，故本设计采用具有32根I/O引脚的AT89C52单片机。 AT89C52单片机是一款低功耗，低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4KB（可经受1000次擦写周期）的FLASH可编程可反复擦写的只读程序存储器（EPROM），器件采用CMOS工艺和ATMEI公司的高密度、非易失性存储器（NURAM）技术制造，其输出引脚和指令系统都与MCS-52兼容。片内的FLASH存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此，AT89C52是一种功能强，灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用在各个控制领域[6]。 AT89C52具有以下主要性能： 4KB可改编程序Flash存储器； 全静态工作：0——24Hz； 128×8字节内部RAM； 32个外部双向输入/输出（I/O）口； 6个中断优先级； 2个16位可编程定时计数器； 可编程串行通道； 片内时钟振荡器。 此外，AT89C52是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0Hz，并提供两种可用软件来选择的省电方式——空闲方式（Idle Mode）和掉电方式（Power Down Mode）。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。 图2.