基于單片機的電子時鐘設計開題報告書

時間：2023-07-05 19:40:40 開題報告我要投稿

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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

基于單片機的電子時鐘設計開題報告書

　　姓名 xx

　　學號 xx

　　班級信息xx班

　　專業(yè) 電子信息工程

　　院系信息工程學院

　　指導教師 xxx

　　一、選題依據(jù)

　　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(shù)的逐步發(fā)展，促使電子時鐘發(fā)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(shù)字化技術(shù)高速發(fā)展的時代，而單片機在數(shù)字化高速發(fā)展的時代扮演著極為重要的角色。電子時鐘的開發(fā)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(guān)、企業(yè)、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(fā)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(fā)展，時間的流逝，從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀錄。它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能，而且DS1302的使用壽命長，誤差小。對于數(shù)字電子時鐘采用直觀的數(shù)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(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。

　　二、基本內(nèi)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(shù)的一個具體應用，主要研究內(nèi)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(jù)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(jié)構(gòu)要盡量簡單實用、易于實現(xiàn)，使系統(tǒng)電路盡量簡單。

　�。�4）根據(jù)硬件電路圖，在開發(fā)板上完成器件的焊接。

　�。�5）根據(jù)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(diào)試，把程序下載到單片機上運行，并實現(xiàn)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(nèi)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(guān)系、測試、驗證的順序?qū)懗龉ぷ鬟M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(zhuǎn)換，10進制到6進制轉(zhuǎn)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(shù)器到譯碼器的數(shù)據(jù)線、譯碼器到數(shù)碼管的數(shù)據(jù)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(shù)字鐘的運行結(jié)果和操作。

　�。�9）總結(jié)：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(nèi)容、方式、要求等各方面的建議。

　　3技術(shù)路線

　　1）收集、查閱相關(guān)技術(shù)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(yōu)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?qū)ο筌浖O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(fā)的軟件將來能夠移植到不同的硬件環(huán)境下運行。

　　5）用統(tǒng)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?qū)嶒炏洌?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(wǎng)絡線2米/人。

　　2）共陰八段數(shù)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

　�。ㄒ唬�、功能模、設計指標：

　　1。顯示時、分、秒。

　　2�？梢�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(wěn)定，由晶體振蕩器提供標準時間的基準信號。

　�。ǘ�、設計要求：

　　1。畫出總體設計框圖，以說明數(shù)字鐘由哪些相對獨立的塊組成，標出各個模塊之間互相聯(lián)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(diào)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(shù)字鐘電路的接線調(diào)試。制作要求：自行裝配、接線和調(diào)試，并能檢查和發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)原理、現(xiàn)象和測量的數(shù)據(jù)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。

　�。ㄈ⒃O計報告內(nèi)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(guān)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(zhuǎn)換，10進制到6進制轉(zhuǎn)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(guān)鍵的連接單獨畫出，計數(shù)器到譯碼器的數(shù)據(jù)線、譯碼器到數(shù)碼管的數(shù)據(jù)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(shù)字鐘的運行結(jié)果和操作。

　　9�？偨Y(jié)。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(nèi)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(shù)的一個具體應用，主要研究內(nèi)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(jù)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(jié)構(gòu)要盡量簡單實用、易于實現(xiàn)，使系統(tǒng)電路盡量簡單。

　�。�4）根據(jù)硬件電路圖，在開發(fā)板上完成器件的焊接。

　　（5）根據(jù)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(diào)試，把程序下載到單片機上運行，并實現(xiàn)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(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合，如采用在顯示數(shù)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(tǒng)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(qū)動電電路復雜，使用起來有一定的難度。綜上所述，LED數(shù)碼管比較方便，但用液晶能更好的顯示數(shù)據(jù)時間，所以擴展功能將數(shù)碼管換做液晶。

　　3。設計經(jīng)驗總結(jié)：

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

　�。�2）容易出現(xiàn)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�？煽康碾娫春徒拥亍�

　�。�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(shù)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(shù)器和時計數(shù)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(nèi)容：

　�。�1）系統(tǒng)設計主要包括顯示部分和數(shù)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(tǒng)軟件設計

　　（3）系統(tǒng)調(diào)試和實驗結(jié)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(tǒng)、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(shù)據(jù)讀取程序、陽歷轉(zhuǎn)陰歷程序、溫度采集程序、鬧鈴程序以及LCD顯示程序;系統(tǒng)的調(diào)試主要是通過一塊STC89C52開發(fā)板，再借助于Keil、STC以及少許自己搭建的外圍電路實現(xiàn)的;再此過程中，分步調(diào)試時顯示出了陽歷的日期及時間，還有實時溫度，集中調(diào)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(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)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(shù)[M]。北京：電子工業(yè)出版社，2006：1—113。

　　[2]左金生。電子與模擬電子技術(shù)[M]。北京：電子工業(yè)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(xiàn)公歷與農(nóng)歷、星期的轉(zhuǎn)換[Z]。當當電子網(wǎng)

　　[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(chǎn)品設計類、工藝設計類、方案設計類等。

　　[2] 課題教學科研、生產(chǎn)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。