单片机多功能电子钟毕业设计.docx
- 文档编号:2423898
- 上传时间:2022-10-29
- 格式:DOCX
- 页数:35
- 大小:364.88KB
单片机多功能电子钟毕业设计.docx
《单片机多功能电子钟毕业设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《单片机多功能电子钟毕业设计.docx(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
单片机多功能电子钟毕业设计
XX大学
本科生毕业设计说明书(毕业论文)
题目:
单片机多功能电子钟的设计
—硬件设计
摘要
电子钟主要是利用现代电子技术将时钟电子化、数字化。
与传统的机械钟相比,具有时钟精确、显示直观、无机械传动装置等优点,因而得到广泛应用。
另外,在生活和工农业生产中,人们对电子钟的功能又提出了诸多要求:
报时、闹钟、日历、温度显示,这就需要电子时钟的多功能性。
根据人们的不同要求,本设计主要为实现一款可正常显示时钟/日历、测量环境温度、带有定时闹铃的多功能电子时钟。
笔者通过查阅大量的资料。
对当前电子钟开发技术进行了认真的比较和分析,最终确定采用单片机技术实现多功能电子时钟。
本设计基于AT89C51芯片作为核心,7位LED数码管显示,使用DS1302时钟日历芯片完成时钟/日历的基本功能,同时利用DS18B20温度传感器测量环境温度。
这种设计方法的优点是电路简单,性能稳定,实时性好,时间和温度精度高,性价比高,开发较为容易。
关键词:
电子时钟;多功能;DS1302时钟日历芯片;AT89C51;温度传感器
TheDesignwithInvestigationoftheMulti-functionElectronClock
-TheDesignoftheHardware
Abstract
Theelectronicclockmainlyusestheelectronictechnologymaketheclockcomputerization,thedigitization.Comparedwiththetraditionalmechanicalbell,ithastheclockprecision,intuitivedisplay,theadvantagesofnomechanicaltransmissiondevice,whichiswidelyused.Inaddition,livingandindustrialandagriculturalproduction,peopleontheclock'sfunctionhasalsoputforwardmanydemands:
alarmclock,calendar,temperaturedisplay,soelectronicclockneedmulti-function.
Accordingtothedifferentrequirementsofthepeople,thedesignforthemainimplementingaclock/calendarcanbedisplayednormal,collectingpersonalambienttemperature,withthetimingalarmofthemulti-functionelectronicclock
Throughaccesstoalotofinformation.Comparingandanalysisingthedevelopmenttechnologyoftheelectronclock,thedesigndeterminestousetheMCUtechnologytorealizethemulti-functionalelectronclock.ThisdesignapplicationAT89C51asacorechips,7LEDdigitaldisplaying,usingDS1302real-timeclockchiptocompletethebasicfunctionoftheclock/calendar.AtthesametimethedesignuseofDS18B20temperaturesensorstocollecttheenvironmentaltemperature.Themethodhastheadvantageofbeingsimplecircuit,reliableperformance,goodreal-time,highprecisionofthetimeandtemperature,cost-effectivetodevelopmoreeasily.
Keywords:
Electronicclock;Multi-function;DS1302;AT89C51;Temperaturepickup
第一章引言
一寸光阴一寸金,寸金难买寸光阴。
从古至今,时间是人们生活中不可缺少的重要伴侣。
如果没有时间的概念,社会将停滞不前。
从古代的圭表、水漏,到后来的机械钟表以及当今的电子钟,都充分显现出了时间的重要。
因此利用当今先进的科技致力于电子钟的研究将能更好的服务于人们的生活。
一.1多功能电子时钟研究的背景和意义
电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术,二十世纪发展最迅速,应用最广泛,成为近代科学技术发展的一个重要标志。
在其推动下,现代电子产品正在以前所未有的革新速度,向着功能多样化、体积最小化、功耗最低化的方向迅速发展,电子技术的发展有力的推动社会生产力的发展。
郭沫若先生曾说:
时间就是生命,时间就是速度,时间就是力量。
时间对我们来说总是那么宝贵,在我们的日常工作、学习、生活中,时间概念愈加显得重要。
在高度发达信息化的21世纪,人们总是那么忙碌。
生活工作中班车要准点,上班要准时,开会要有时间限制;工业生产中,每一道工序都要有严格的时间限制,这样才能做到井井有条;严谨的科技研究中,时间更是重中之重。
能够准确的了解并且实时性的知道时间,是我们学习、工作、生活中不可或缺的。
机械式钟表虽然也可以告知人们时间,也可以定时,显示日历。
但是由于受到机械结构、动力和体积的限制,在功能、性能以及造价上都没办法与电子时钟相比。
电子钟是采用电子电路实现对时、分、秒进行数字显示的计时装置,广泛应用于个人家庭,室外广场,汽车站和火车站等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。
由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、0按时自动打铃、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。
因此,更为先进的电子钟的研究有着良好的发展前景和市场潜力。
随着社会的进步,人们越来越青睐功能多样化的产品。
温度实时显示系统技术已经发展成熟,比如空调遥控器上当前室温的显示、热水器温度的显示等等。
如果能够在电子钟上利用电子技术实时性的准确的显示环境温度,那将为我们的生活、工作、和工业生产中带来极大的便利,同时也可以让我们随时的了解周围环境的变化以及必要措施的施行。
一.2电子时钟的功能
电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化,拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点,被广泛应用于生活和工作当中。
当今市场上的电子时钟品类繁多,外形小巧别致。
也有体型较大的,诸如公共场所的大型电子报时器等。
电子时钟首先是数字化了的时间显示或报时器,在此基础上,人们可以根据不同场合的要求,在时钟上加置其他功能,比如定时闹铃,万年历,环境温度、湿度检测,环境空气质量检测,USB扩展口功能等。
本设计电子时钟主要功能为:
1.具有时间显示和手动校对功能,24小时制;
2.具有年、月、日显示和手动校对功能;
3.具有闹铃功能;
4.具有环境温度采集和显示功能;
5.掉电后无需重新设置时间和日期;
6.采用交直流供电电源。
交流供电为主,直流电源为后备辅助电源,能自动切换。
第二章电子时钟设计方案分析
电子闹钟既可以通过纯硬件实现,也可以通过软硬件结合实现,根据电子时钟里的核心部件——秒信号的产生原理,通常有以下两种形式:
二.1NE555时基电路设计方案
555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路,因输入端设计有三个5KΩ的电阻而得名。
一般用双极性工艺制作的称为555,用CMOS工艺制作的称为7555。
目前,流行的产品主要有4种:
BJT两个:
555,556(含有两个555);CMOS两个:
7555,7556(含有两个7555)。
555定时器的电源电压范围宽,可在4.5V~16V工作,7555可在3~18V工作,输出驱动电流约为200mA,因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。
555定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等领域[5]。
采用NE555时基电路或其他振荡电路产生秒脉冲信号,作为秒加法电路的时钟信号或微处理器的外部中断输入信号,可构成电子钟。
由555构成的秒脉冲发生器电路见图2.1。
输出的脉冲信号V0的频率F为:
式(2.1)
可通过调节式2.1中的3个参数,使输出V0的频率为精确的1Hz。
图2.1基于555的秒脉冲发生器
采用555定时器设计电子时钟,成本低,容易实现。
但是受芯片引脚数量和功能限制,不容易实现电子时钟的多功能性。
二.2单片机设计方案
单片机(常用英文字母的缩写MCU表示)是微型机的一个主要分支,它在结构上的最大特点使把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。
就其组成和功能而言,一块单片机芯片就是一台计算机。
单片机具有如下特点:
有优异的性能价格比;
1集成度高、体积小、有很高的可靠性;
2控制功能强;
3低功耗、低电压,便于生产便携式产品;
4外部总线增加了I2C、SPI等串行总线方式,进一步缩小了体积,简化了结构;
5单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范,容易构成各种规模的应用系统。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。
因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域传统。
利用单片机的智能性,可方便地实现具有智能的电子钟设计。
单片机均具有时钟振荡系统,利用系统时钟借助微处理器的定时器/计数器可实现电子钟功能。
然而系统时钟误差较大,电子钟的积累误差也可能较大,所以可以通过误差修正软件加以修正,或者在设计中加入高精度时钟日历芯片,以精确时间。
另外很多功能不同的单片机是兼容的,这就更便于实现产品的多功能性。
第三章基于单片机的电子时钟硬件设计
在比较了第二章的两种实现方案之后,考虑单片机具有体积小、质量轻、价格便宜、功耗低、控制能力强以及运算速度快速等优点,故采用单片机作为本设计的硬件基础。
三.1主要IC芯片选择
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单片机 多功能 电子钟 毕业设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)