基于单片机设计的多功能数字钟设计报告精品.doc

题 目:设计目的 4掌握各芯片的逻辑功能及使用方法. 了解面板结构及其接线方法. 了解数字钟的组成及工作原理. 熟悉数字钟的设计与制作.设计要求 1.设计指标 时间24小时;  显示; (如下图); 有校时功能,可以分别对时及分进行单独校时; ; 电源为220V供电.，具有环境温度测量、电网电压、电网频率显示等功能； 报警模块由报警蜂鸣器和带音乐芯片的扬声器等可实现闹铃控制和电网电压的过压、欠压报警功能。2.设计要求 画出电路原理图(或仿真电路图); 元器件及参数选择; 电路仿真与调试; PCB文件生成与打印输出. 3.制作要求 自行装配和调试,并能发现问题和解决问题. 4.编写设计报告 写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸心得体会. 基本仪器清单 20MHzX轴输入，可选带Z轴输入） 60MHz双通道数字示波器 低频信号发生器（1Hz~1MHz） 高频信号发生器（1MHz~40MHz） 标准声音源 声级校准器 函数发生器 低频毫伏表 高频毫伏表 普通频率计 失真度测试仪 直流稳压电源 2米卷尺 单相自耦调压器（200W） 单片机开发系统及EDA开发系统 五位半数字万用表（电压表） 四位半数字万用表 四，主要元器件清单 A/D、D/A） A/D、D/A转换器 1MHz采样频率的8位A/D转换器 运算放大器、电压比较器 可编程逻辑器件及其下载板 显示器件 小型继电器 康铜、锰铜电阻丝 漆包线（直径不大于1mm） 光电传感器 温度传感器 声音传感器 扬声器 DC/DC转换器 设计方案 我们设计的系统电路由实时时钟模块、环境温度检测模块、电网检测模块、报警模块等部分组成。其中实时时钟采用DS12887可实现年月日时分秒等时间信息的采集和闹钟功能。温度检测模块由DS18B20集成温度传感器对现场环境温度进行实时检测。电网检测模块由AD536、ICL7135等实现对电网电压有效值的采样和频率的间接测量及电网电压的欠压、过压检测。人机接口模块由2键盘和CA12864A点阵液晶组成，可实现题目要求的时间显示、闹钟设置、环境温度测量、电网电压、电网频率显示等功能。报警模块由报警蜂鸣器和带音乐芯片的扬声器等可实现闹铃控制和电网电压的过压、欠压报警功能。 　　方案一：采用 CPLD作为主控制器控制外围电路进行电压、频率测量，时钟控制、温度测量、键盘和LED控制、报警控制。此方案逻辑电路复杂，且灵活性较低，不利于各种功能的扩展，在测电压时将通过A/D测得的数值转化为电压有效值时有一定的困难。 方案二：采用 89C55单片机来实现系统的控制。键盘用芯片7289控制，时钟芯片采用DS12887，温度传感器采用DS18B20。市电信号电压可通过更高精度的AD536A、ICL7135等测得，频率可采用测周期法间接测得。此系统硬件简洁，将复杂的硬件功能用软件实现，因此系统控制灵活，能很好地满足本题的基本要求和扩展要求。此方案基本原理框图如图所示。 比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，能完全达到设计要求，故采用第二种方案。二、模块电路设计与比较1、 时钟方案选择 　　方案一：因为题目中只要求显示小时和分钟，因此可以用门电路组合构成时钟发生器，但此方案硬件复杂，稳定性低，且不易控制。 　　方案二：采用带 RAM的时钟芯片DS12887。该芯片可以进行时分秒的计数，可编程接口，还具有报警功能和掉电保存功能，并且可以对其方便的进行程序控制，完全能满足题目的要求。 　　2、 温度检测方案选择 　　方案一：采用热电偶或热敏电阻作感温元件，但热电偶需冷端补偿，电路设计复杂，热敏电阻虽然精度较高，但需要标准稳定电阻匹配才能使用，而且重复性、可靠性都比较差。 　　方案二：采用集成温度传感器 DS18B20 。该传感器结构简单，不需外接电路，数据传输采用 one-wire 　　 　　总线，可用一根 I/O数据线即供电又传输数据，在-10 --+85℃范围内精度为.5℃，能满足题目的要求，且分辨率较高，重复性和可靠性好。 　　3、 电压有效值测量方案选择 　　方案一：采用分段逼近式有效值检波电路。该方法示值虽然是被测电压的有效值，但由于放大器动态范围的限制，对于被测信号会产生一定的波形误差，并且硬件电路搭接复杂，且稳定性能不好。 　　方案二：采用真有效值转换芯片 AD536和高速A/D芯片ICL7135测量市电有效值。将从变压器引入的交流信号通过AD536转换成直流信号后接入ICL7135，利用单片机读取数据后进行相应的幅值变换得到电压有效值。利用集成电路芯片测量精度高，误差小、稳定性好，硬件电路实现简单，可减小硬件体积。。 　　4、 频率测量方案选择 　　方案一：直接测频法。把被测