《综合电子设计报告》课程设计-基于单片机的可调时钟汇.doc

《综合电子设计报告》 ---“基于单片机的可调时钟” 专 业 电子信息科学与技术 班 级 电信（2）班 学生姓名 指导教师 提交日期 2011年 6 月 24日 目录 目录 1 引言 1 第1章 时间计时原理 2 1.1时钟计时的方案选择 2 1.2时钟显示的方案选择 3 第2章 系统的硬件设计 4 2.1 系统硬件的整体设计 4 2.2 主控制模块的方案选择与设计 4 2.2.1单片机STC89C52简介 4 2.2.2主控制模块电路 6 2.3时钟模块的方案选择与设计 7 2.3.1 DS12887时钟芯片简介 7 2.3.2时钟模块电路 8 2.4按键电路的设计 8 2.5显示模块的方案设计 9 第3章 系统软件设计 10 3.1系统主程序及流程图 10 3.2 DS12887时钟芯片的读操作流程图 10 3.3液晶模块的写操作流程图 11 第4章 实验与调试 11 4.1硬件测试 11 结 论 14 附录A：电路原理图 15 引言 1．课题的背景与意义 单片机应用的重要意义在于它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置.因此本电子设计所做的数字时钟采用了以单片机为核心，结合相关的外围元器件例如液晶显示、按键电路、复位电路，再配以相应的软件，达到制作简易数字钟的目的，能实现实时时钟显示的功能，能进行年、月、日、时、分、秒的显示。其硬件部分难点在于元器件的选择、布局及焊接。 2．课题任务与设计思路 按照课题的要求，初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、显示模块、键扫描电路模块共4个模块组成。设计采STC89系列单片机，以C语言为程序设计的基础，设计出用液晶显示年、月、日、周、时、分、秒的时钟。 第1章 时间计时原理 单片机的接口信号是数字信号。要想用单片机获取时间这类非电信号的信息，必须使用时间芯片，将时间信息转换为电流或电压输出。如果转换后的电流或电压输出是模拟信号，还必须进行A/D转换，以满足单片机接口的需要。如果是数字信号就可以直接送往单片机进行数据处理。 1.1时钟计时的方案选择 方案一：比较传统的基于单片机的时钟设计可以采用单片机内部的晶振来产生脉冲，然后通过单片机内部的计时器经过分频产生秒脉冲，然后通过软件编程来实现时钟的显示，这种设计方案的优点是外围器件少，电路简单清晰，电路焊接容易，出问题的故障几率小。但是这种方案需由软件编程来实现秒脉冲的产生，编程相对来说比较复杂，而且也不利于排故。另外由单片机内部时钟产生的秒脉冲由于受到温漂的影响和程序执行时的延时的影响，而使的计时会产生不定的误差，即使设计时间误差补偿程序也很难实现提供准确时间的功能。另外，这种电路设计方案的另外一个设计要求就是晶振的选择要求晶振的振荡频率必须通过分频得到秒脉冲。这种设计还有一个非常大的缺点就是如果单片机断电，时间计时就停止，再次上电时又从初始设定重新计时，这样就需要在每次上电都调整时间，比较麻烦。 方案二：在传统的基于单片机的数字时钟设计的基础上经过一些改进，引入12887时间芯片，将电路的控制部分和计时部分分开，电路的控制部分为单片机，计时部分为12887时间芯片。12887芯片是独立计时，并且具有掉电保护功能，内部自带锂电池，能够在断电的情况下继续计时，主电路恢复供电之后能够不必调整时间，为时钟的日常操作省去了很大的麻烦，而且这种设计更节能，在需要观察时间的时候比如白天就可以给主电路通电。而在夜晚不需要观察时钟的时候就可以给主电路断电，这样可以节约大量能量。 时间芯片12887采用了内部集成晶振的电路，并且具有内部温漂补偿电路设计。能够准确计时，提供精确的时间，这样就简化了电路的器件选择，另外也使程序的设计更加简洁。在硬件设计方面，由于只增加了一个12887时间芯片，因此并不是特别复杂，而且这种独立计时的设计使得产品排故更加方便。 比较上述两种方案可以看出，第二种方案计时更加准确而且电路硬件设计先对来说并不复杂，软件设计更加简洁，因此采用第二种方案。 1.2时钟显示的方案选择 方案一：时钟的显示可以用多位七段LED数码管显示，七段 LED数码管显示耗能多，而且显示位数有限，每增加一位都要在程序设计和硬件设计