数字电路毕业设计.docx

物理与电子科学系毕业论文（设计）数字时钟学生姓名罗群专业名称嵌入式系统工程系班级2OL1级学号20113095指导教师晏勇阿坝师范高等专科学校物理与电子科学系二。一四年四月摘要参加世贸组织以后，中国会面临剧烈的竞争。这种竞争将是一场科技实力、管理水平和人才素质的较量，风险和机遇共存，同时电子产品的研发日新月异，不仅是在通信技术方面数字化取代于模拟信号，就连我们的日常生活也进于让数字化取缔，说明数字时代已经到来，而且渗透于我们生活的方方面面。就拿我们生活的实例来说明一下“数字”给我们带来的便捷。下面我们就以数字钟为例简单介绍一下。数字钟我们听到这几个字，第一反响就是我们所说的数字，不错数字钟就是以数字显示取代模拟表盘的钟表，在显示上它用数字反响出此时的时间，相比模拟钟能给人一种一目了然的感觉，不仅如此它还能同时显示时、分、秒。而且能对时、分、秒准确校时，这是普通钟所不及的。与此同时数字钟还能准确定时，在你所规定的时间里准确无误的想你发出报时声音，提醒你在此时所需要去做的事。与旧式钟表相比它更适用于现代人的生活。在毕业之际恰好遇上学校的毕业课题电子时钟设计毕业论文。因而在所学专业的根底上做了以下毕业设计。希望给大家带来方便的同时，使自己对所学专业有进一步的了解！关键词数字时钟单片机DS1302芯片软件目录1设计方案-2-1.1 方案的选择-2-1.2 设计要求：-2-2硬件系统设计-3-2.1 系统概述-3-2.2 硬件设计-3-2.2.1 单片机主控电路（AT89C51）-3-2.2.2 时钟计时设计（DS1302）-6-2.2.3 液晶显示器设计（LCD1602）-9-2.2.4 晶振电路-10-键盘电路-10-2.2.6 闹钟电路-10-3系统程序设计-11-3.1 时间程序设计-11-3.2 时间调节程序设计-11-3.3 闹钟程序设计-13-4系统测试及结果-14-5结论-14-6参考文献-15-7后记-15-附录1：数字时钟设计电路原理图-16-附录2：主程序-16-前言传统时钟主要是机械式转动，有指针显示时间，往往存在计时误差，不能满足人们对时间计量的精度要求，与现代计数开展不相符。随着科技的进步，以单片机为主要功能模块，采用LCD输出显示时间，用按钮做开关，软件及时、调试，辅助必要的电路，实现高效、准确的电子时钟系统代替的传统时钟。单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视与关注，应用很广、开展迅速。单片机具有体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易的优点。已经广泛的应用与工业自动化控制、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等领域。在单片机领域中应用最多的是51系列。用LCDI602设计的可调式电子时钟是以AT89C51为核心,辅以必要的电路而设计的。数字电子时钟设计与制作可采用数字电路实现，也可以采用单片机实现，假设用数字电路完成，所设计的电路相当的复杂，需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖与数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程也比较复杂，本钱也非常高。假设用单片机来设计制作完成，由于计数器功能实现主要通过软件呢编程来实现。降低了硬件电路的复杂性,而且本钱也有所降低,所以在设计与制作数字时钟时我们采用单片机AT89C51,它是低功耗。高性能的单片机。片内带有flash存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。液晶显示器LCD具有低功耗、体积小、重量轻、超薄等许多其他显示器无法比较的优点，近年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子产品中。LCD可分为段式LCD、字符式LCD和点阵式LCD。其中，段式LCD和字符式LCD只能用语字符和数字的简单显示，不能满足图形曲线和汉字显示的要求，而点阵式LCD不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线以及汉字、动画，并且可以实现屏幕滚动、反转、闪烁等功能，用途十分广泛。电子时钟用集成电路计时，译码代替机械式转动，用LCD显示器代替指针显示，减小了计时误差，该数字时钟具有时、分、秒、年、月、日显示时间功能，还可以进行年、月、日、时和分的校对。相对传统的电子时钟，数字电子时钟克服了电子时钟计时不精确的缺陷，加上调节方便，受到广阔消费者的喜爱。1设计方案1.1 方案的选择由于电子万年历的种类比较多，因此方案选择在设计中是至关重要的。正确地选择方案可以减小开发难度，缩短开发周期，降低本钱，更快地将产品推向市场。方案1：基于AT89C51单片机的电子万年历设计不使用时钟芯片，而直接用AT89S52单片机来实现电子万年历设计。AT89C51是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦写1000余次。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。假设采用单片机计时,利用它的一个16位定时器/计数器每50ms产生一个中断信号，中断20次后产生一个秒信号，然后根据时间进制关系依次向分、时、日、星期、月、年进位。这样就实现了直接用单片机来实现电子万年历设计。用单片机来实现电子万年历设计，无须外接其他芯片，充分利用了单片机的资源。但是精度不够高，误差较大，掉电后丧失所有数据，软件编程较复杂。方案2：基于DS1302的电子万年历设计在以单片机为核心构成的装置中，经常需要一个实时的时钟和日历，以便对一些实时发生事件记录时给予时标，实时时钟芯片便可起到这一作用。过去多用并行接口的时钟芯片，如MC146818,DS12887等。它们已能完全满足单片机系统对实时时钟的要求，但是这些芯片与单片机接口复杂、占用地址，数据总线接线多、芯片体积大占用空间多、近年来串行接口的各种芯片在单片机系统中应用愈来愈多，串行接口的实时时钟芯片也出现了不少，DS1302是一个综合性能较好且价格廉价的串行接口实时时钟芯片。利用单片机进行控制，采用DS1302作为实时时钟芯片，其三线接口SCLK>1/0RST与单片机进行同步通信，外加掉电存储电路、显示电路、键盘电路，即构成一个根本的电子万年历系统，假设还要添加其他功能，在这根底上外扩电路即可。由于在系统设计时，需要考虑以下几点因素：功耗低、精确度高、软件编程较简单，芯片的体积小、芯片本钱低等，而DS1302芯片有上面所述的诸多优点，所以本设计采用方案2。(1) 设计要求：(2) 1.CDI602显示时，分，秒，年，月，日；12)设置按键调整功能，能够校准时间和设置闹铃时间；(3)设置闹钟功能。2硬件系统设计2.1 系统概述按照系统设计功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、键盘模块、显示模块、闹铃模块、晶振模块和复位电路共7个模块组成，电路系统构成框图如图1-1所示。主控芯片使用51系列AT89C51单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片DS1302ODS1302作为主要计时芯片，可以做到计时准确。更重要的是，DS1302可以在很小电流的后备（2.55.5V电源，在2.5V时耗电小于30OnA）下继续计时，并可编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源根本不耗电。主控模块时钟模块|仁）晶振模块卜）复位电路）键盘模块IE）图2.1系统框图2.2 硬件设计单片机主控电路AT89C51AT89C51是一种低功耗、局性能COMS8位微处理器，内部自带2K字节可编程FLASH存储器，AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，减少了硬件开销，节省了本钱，提高了系统的性价比。（UAT89C51具有以下主要性能: 8KB可改编程序Flash存储器（可经受1000次的写入/擦除周期） 全静态工作：OHZ24MHZ 三级程序存储器保密 128X8字节内部RAM 32条可编程I/O线 2个16位定时器/计数器 6个中断源 可编程串行通道 片内时钟振荡器(2)AT89C51的引脚及功能:AT89S52单片机的管脚说明如图2.2所示。PDIPP1.0CVCC140P1.1C239P0.0(ADO)P1.2C338三>0.1(ADI)P1.3C437P02(AD2)P1.4匚53P0.3(AD3)P1.5C635P0.4(AD4)Prec734P0.5(AD5)P1.7C833PoQ(AM)RSTC932P0.7(AD7)(RXD)P3.0C1031Zl百VPP(TXD)P3.1匚1130ALE.PROG(ETQ)P3.2C1229PSEN(TnTT)P3.3C1328P2.7(A15)(TO)P3.4匚1427P2.(A14)C11)P3.5匚1526P2.5(A13)丽京)P3.匚1025P2.4(A12)<京6P3.7C1724P2.3(A11)XTAL2C1823P2.2(AIO)XTALI匚1922P2.1(AO)GND2021P2.0(A8)PLCC图2.2T89C51的管脚(2-1)主要电源引脚VCC电源端GND接地端(2-2)外接晶体引脚XTALl和XTAL2XTALI接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。XTAL2接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。(2-3)控制或与其它电源复用引脚RST、ALEPROG>/PSEN和/EA/VPPRST复位输入端。当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。ALEPROG当访问外部存储器时，ALE(地址锁存允许)的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器,ALE端仍以不变的频率(此频率为振荡器频率的1/6)周期性地出现正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是：每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。在对FlaSh存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（/PROGh/PSEN程序存储允许（/PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。当AT89S52/LV52由外部程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次/PSEN有效（既输出2个脉冲）。但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP外部访问允许端。要使CPU只访问外部程序存储器（地址为OOOOHFFFFH）,那么/EA端必须保持低电平（接到GND端）。当/EA端保持高电平（接VSS端）时，CPU那么执行内部程序存储器中的程序。（2-4）输入/输出引脚P0.0-Po.7、PL0PL7P2.0P2.7和P3.0P3.7PO端口（P0.0PO.7）PO是一个8