基于單片機的電子時鐘設計開題報告書

　　課題名稱 基于單片機的電子時鐘設計

　　姓名 xx

　　學號 xx

　　班級 信息xx班

　　專業 電子信息工程

　　院系 信息工程學院

　　指導教師 xxx

　　一、選題依據

　　1 課題的目的

　　社會對信息交換不斷提高的要求及高新技術的逐步發展，促使電子時鐘發展并且投入市場得到廣泛應用。

　　2 課題意義

　　二十一世紀是數字化技術高速發展的時代，而單片機在數字化高速發展的時代扮演著極為重要的角色。電子時鐘的開發與研究在信息化時代的今天亦是當務之急，因為它應用在學校、機關、企業、部隊等單位禮堂、訓練場地、教學室、公共場地等場合，可以說遍及人們生活的每一個角落。所以說電子時鐘的開發是國家之所需，社會之所需，人民之所需。 3 課題研究的背景 隨著科技的快速發展，時間的流逝，從觀太陽、擺鐘到現在電子鐘，人類不斷研究，不斷創新紀錄。它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償等多種功能，而且DS1302的使用壽命長，誤差小。對于數字電子時鐘采用直觀的數字顯示，可以同時顯示年、月、日、時、分、秒和溫度等信息，還具有時間校準等功能。該電路采用STC89C52單片機作為核心，功耗小，能在3V的低壓工作，電壓可選用3~5V電壓供電。 此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優點，符合電子儀器儀表的發展趨勢，具有廣闊的市場前景。

　　二、基本內容及解決的主要問題

　　1 本課題所研究的電子萬年歷是單片機控制技術的一個具體應用，主要研究內容包括以下幾個方面：

　　（1）選用電子萬年歷芯片時，應重點考慮功能實在、使用方便、單片存儲、低功耗、抗斷電的器件。

　　（2）根據選用的電子萬年歷芯片設計外圍電路和單片機的接口電路。

　　（3）在硬件設計時，結構要盡量簡單實用、易于實現，使系統電路盡量簡單。

　　（4）根據硬件電路圖，在開發板上完成器件的焊接。

　　（5）根據設計的硬件電路，編寫控制STC89C52芯片的單片機程序。

　　（6）通過編程、編譯、調試，把程序下載到單片機上運行，并實現本設計的功能。

　　（7）在硬件電路和軟件程序設計時，主要考慮提高人機界面的友好性，方便用戶操作等因素。

　　2 設計報告內容要求：

　　（1）目的。

　　（2）設計指標。

　　（3）畫出設計的原理框圖，并要求說明該框圖的工作過程及每個模塊的功能。

　　（4）元器件清單。

　　（5）設計制作的進程考慮時鐘及控制信號關系、測試、驗證的順序寫出工作進程。

　　（6）畫出各功能模塊的電路圖，加上原理說明（如2、5進制到10進制轉換，10進制到6進制轉換的原理，個位到十位的進位信號選擇和變換等）。

　　（7）畫出總布局接線圖（集成塊按實際布局位置畫，計數器到譯碼器的數據線、譯碼器到數碼管的數據線簡化畫法但集成塊的引腳須按實際位置畫，并注明名稱。）

　　（8）描述設計制作的數字鐘的運行結果和操作。

　　（9）總結：設計過程中遇到的問題及解決辦法，課程設計過程體會，對課程設計內容、方式、要求等各方面的建議。

　　3技術路線

　　1）收集、查閱相關技術資料，消化吸收，融會貫通，形成多種方案，設想、并分析選擇出較合理的方案。

　　2）對方案進行分析對比作出選擇，選擇最優的進行設計。

　　3）用proteus繪出工作原理圖，設計出程序流程圖。

　　4）運用軟件工程設計理論及而向對象軟件設計方法進行需求分析和詳細設計。采用標準化程度高、程序可移植好的語言，以使所開發的軟件將來能夠移植到不同的硬件環境下運行。

　　5）用統一標準的格式書寫原程序清單，改進程序的可讀性。

　　4 實驗儀器、工具：

　　1）5V電源（或實驗箱）4個人合用1個。

　　2）四連面包板1塊。

　　3）示波器2個（每班）

　　4）萬用表5個（每班）。

　　5）鑷子1把。

　　6）剪刀1把。

　　5 實驗器件：

　　1）網絡線2米/人。

　　2）共陰八段數碼管6個。

　　3）CD4511集成塊6塊。

　　4）CD4060集成塊1塊。

　　5）74HC390集成塊3塊。

　　6）74HC51集成塊1塊。

　　7）74HC00集成塊4塊。

　　8）74HC30集成塊1塊。

　　9）10MΩ電阻5個。

　　10）500Ω電阻14個。

　　11）30p電容2個。

　　12）32。7668k時鐘晶體1個。

　　13）蜂鳴器10個（每班）。

　　三、設計步驟與進度安排

　　（一）、功能模、設計指標：

　　1。顯示時、分、秒。

　　2。可以24小時制或12小時制。

　　3。具有校時功能，可以對小時和分單獨校時，對分校時的時候，停止分向小時進位。校時時鐘源可以手動輸入或借用電路中的時鐘。

　　4。具有正點報時功能，正點前10秒開始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。

　　5。為了保證計時準確、穩定，由晶體振蕩器提供標準時間的基準信號。

　　（二）、設計要求：

　　1。畫出總體設計框圖，以說明數字鐘由哪些相對獨立的塊組成，標出各個模塊之間互相聯系，時鐘信號傳輸路徑、方向和頻率變化。并以文字對原理作輔助說明。

　　2。設計各個功能模塊的電路圖，加上原理說明。

　　3。選擇合適的元器件，在面包上接線驗證、調試各個功能模塊的電路，在接線驗證時設計、選擇合適的輸入信號和輸出方式，在充分電路正確性同時，輸入信號和輸出方式要便于電路的測試和故障排除。

　　4。在驗證各個功能模塊基礎上，對整個電路的元器件和布線，進行合理布局，進行整個數字鐘電路的接線調試。 制作要求： 自行裝配、接線和調試，并能檢查和發現問題，根據原理、現象和測量的數據分析問題所在，加以解決。學生要解決的問題包括元器件和面包板故障引起的問題。

　　（三）、設計報告內容要求：

　　1。目的。

　　2。設計指標。

　　3。畫出設計的原理框圖，并要求說明該框圖的工作過程及每個模塊的功能。

　　4。元器件清單。

　　5。設計制作的進程，考慮時鐘及控制信號的關系、測試、驗證的順序，寫出自己的工作進程。

　　6。畫出各功能模塊的電路圖，加上原理說明（如2、5進制到10進制轉換，10進制到6進制轉換的原理，個位到十位的進位信號選擇和變換等）。

　　7。畫出總布局接線圖（集成塊按實際布局位置畫，關鍵的連接單獨畫出，計數器到譯碼器的數據線、譯碼器到數碼管的數據線可以簡化畫法，但集成塊的引腳須按實際位置畫，并注明名稱。）

　　8。描述設計制作的數字鐘的運行結果和操作。

　　9。總結。 設計過程中遇到的問題及解決辦法，課程設計過程體會，對課程設計內容、方式、要求等各方面的建議。

　　四、方法、措施

　　1。本課題所研究的電子萬年歷是單片機控制技術的一個具體應用，主要研究內容包括以下幾個方面：

　　（1）選用電子萬年歷芯片時，應重點考慮功能實在、使用方便、單片存儲、低功耗、抗斷電的器件。

　　（2）根據選用的電子萬年歷芯片設計外圍電路和單片機的接口電路。

　　（3）在硬件設計時，結構要盡量簡單實用、易于實現，使系統電路盡量簡單。

　　（4）根據硬件電路圖，在開發板上完成器件的焊接。

　　（5）根據設計的硬件電路，編寫控制STC89C52芯片的單片機程序。

　　（6）通過編程、編譯、調試，把程序下載到單片機上運行，并實現本設計的功能。

　　（7）在硬件電路和軟件程序設計時，主要考慮提高人機界面的友好性，方便用戶操作等因素。

　　2。方案的論證與選擇

　　方案一：采用LED液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強大，可顯示大量文字，圖形顯示多樣清晰可見，但是價格昂貴，需要的接口線多，所以在此設計中不采用LED液晶顯示屏。

　　方案二：采用點陣式數碼管顯示，點陣式數碼管是由八行八列的發光二極管組成，對于顯示文字比較適合，如采用在顯示數字顯得太浪費且價格也相對較高，所以也不用此種作為顯示。

　　方案三：采用LCD液晶顯示屏 如果選擇此方案，將會降低系統的功耗，這樣就可以用電池供電，便于攜帶。但液晶顯示器價格較高且驅動電電路復雜，使用起來有一定的難度。綜上所述，LED數碼管比較方便，但用液晶能更好的顯示數據時間，所以擴展功能將數碼管換做液晶。

　　3。設計經驗總結：

　　（1）要求學生根據原理和芯片引腳圖，分功能設計原理圖，并根據接線順序分步驟驗證。

　　（2）容易出現故障為接觸不良。

　　a） 集成塊引腳方向預先彎好對準面包板的金屬孔，再小心插入。

　　b）導線的剝線長度與面包板的厚度相適應（比板的厚度稍短）。

　　c）導線的裸線部分不要露在板的上面，以防短路。

　　d）導線要插入金屬孔中央。

　　（3）按照原理圖接線時首先確保可靠的電源和接地。

　　（4）注意芯片的控制引腳必須正確接好。

　　（5）檢查故障時除測試輸入、輸出信號外，要注意電源、接地和控制引腳。

　　（6）注意芯片引腳上的信號與面包板上插座上信號是否一致（集成塊引腳與面包板常接觸不良）。

　　（7）為了便于測試，可將2Hz信號直接輸入到各級計數器。

　　（8）接校時電路時可接模擬信號輸入（如1Hz和2Hz）測試輸出信號的切換正確后，再將秒進位和分進位信號接到校時電路，再接校時電路輸出到分計數器和時計數器。

　　（9）從較時電路接入信號時，必須將原進位信號拔掉。

　　4。選題研究的主要內容：

　　（1）系統設計主要包括顯示部分和數字時鐘模塊設計、顯示接口芯片的選擇、串口通訊芯片的選擇、電源模塊的選擇。

　　（2）系統軟件設計

　　（3） 系統調試和實驗結果的測試

　　五、設計成果

　　在整個設計過程中，硬件方面主要設計了STC89C52單片機的最小系統、DS1302接口電路、DS18B20接口電路、鬧鐘及LCD顯示;軟件方面借助各個渠道的資料，主要設計了陽歷數據讀取程序、陽歷轉陰歷程序、溫度采集程序、鬧鈴程序以及LCD顯示程序;系統的調試主要是通過一塊STC89C52開發板，再借助于Keil、STC以及少許自己搭建的外圍電路實現的;再此過程中，分步調試時顯示出了陽歷的日期及時間，還有實時溫度，集中調試時沒有達到預

　　期效果。此萬年歷具有讀顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優點，符合電子儀器儀表的發展趨勢，具有廣闊的市場前景。

　　六、主要參考文獻[3]

　　[1]蘇平。單片機的原理與接口技術[M]。北京：電子工業出版社，2006：1—113。

　　[2]左金生。電子與模擬電子技術[M]。北京：電子工業出版社，2004：105—131。

　　[3]馬忠梅，籍順心。單片機的C語言應用程序設計[M]。北京航空航天大學出版社， 2001年

　　[4]樓然苗。單片機課程設計指導[M]。 北京：北京航空航天大學出版社，2007。7

　　[5]朱思榮。51單片機實現公歷與農歷、星期的轉換[Z]。當當電子網

　　[6]李廣弟。 單片機原理及應用[M] 北京航空航天大學出版社，2004年 [7]王越明。電子時鐘的設計[J]。黑龍江科技信息，2004年

　　備注：

　　[1] 課題類型：產品設計類、工藝設計類、方案設計類等。

　　[2] 課題教學科研、生產實際、社會實際、模擬等。

　　[3] 期刊文獻：編號 作者。題名[J]。刊名，年，卷（期）：起止頁碼。 圖書文獻：編號 著者。書名[M]。出版地：出版社，出版年：起止頁碼。

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