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基于51系列单片机的多路定时唤醒仪设计毕业论文.doc

上传人:无敌 文档编号:628840 上传时间:2018-04-15 格式:DOC 页数:62 大小:790KB
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1、内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)毕业设计说明书(毕业论文)基于 51 系列单片机的多路定时唤醒仪设计内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)摘 要时钟是人们生活和生产必不可少的一种工具,尤其在现在讲究效率的年代,更需要时常提醒人们时间。因此,设计一种多路定时唤醒仪也显得十分有意义。本文设计了一款能显示时钟、校对时钟、并且带有三路定时报警的数字时钟。本文对当前电子钟的开发手段进行了比较和分析,最终确定了采用单片机技术实现多路定时唤醒仪。本设计应用 AT89C52 芯片作为核心控制器,使用 DS1302 实时时钟日历芯片完成时钟的基本功能。另外,本设计还包含 6 位 LED 数码管显示模块

2、,键盘模块以及单片机基本应用电路。这种实现方法的优点是电路简单,性能可靠,实时性好,时间精度高,操作简单,编程容易。该唤醒仪可以应用于一般的生活和工作中,也可通过改装,提高性能,增加新功能,从而给人们的生活和工作带来更多的方便。关键词:电子时钟;多路定时;AT89C52;DS1302;唤醒仪 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)The Design of Multi-channel wake-up clock based on MCS-51 AbstractClock, as a tool, is essential to peoples lives and production. Par

3、ticularly in the current era of efficient, it is necessary to remind people the time. Therefore, the design of a multi-channel clock is very meaningful. The paper designs a clock can not only display time, proofread time, but also can wake up by multi-channel.Comparing and analysising the developmen

4、t technology of the electron clock, the design determines to use the MCU technology to realize the multi-channel wake-up clock. This design utilizes AT89C52 as a core chip and uses DS1302 real-time clock chip to complete the basic function of the clock. In addition, the design also includes six LED

5、digital display module, the keyboard module, as well as the basic application of single-chip circuit. The method has the advantage of being simple circuit, reliable performance, good real-time, high precision of the time, simply operation, easy programming.The multi-channel wake-up clock can be appl

6、ied to the general living and working ,can also be modified to improve performance, add new functions, and brings more convenient to peoples life and work.Key words: Electronic clock; Multi-channel; AT89C52; DS1302; wake-up clock内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)目 录摘 要 .IAbstract .II第一章 引 言 .11.1 多路唤醒仪研究的背景和意义 .1

7、1.2 唤醒仪的功能 .2第二章 多路唤醒仪方案设计 .32.1 现场可编程门阵列电路实现形式 .32.2 石英钟专用芯片实现形式 .32.3 NE555 定时器电路实现形式 .42.4 单片机实现形式 .52.5 总体方案设计 .6第三章 系统硬件设计 .73.1 主要 IC 芯片选择 .73.1.1 微处理器选择 .73.1.2 时钟日历芯片选择 .93.2 硬件电路设计 .163.2.1 实时时钟电路设计 .163.2.2 显示电路设计 .173.2.3 按键电路设计 .203.2.4 报警电路设计 .233.2.5 复位电路设计 .233.2.6 振荡电路设计 .25内蒙古科技大学毕业

8、设计说明书(毕业论文)第四章 系统软件设计 .264.1 主程序设计 .264.2 子程序设计 .274.2.1 实时时钟子程序设计 .274.2.2 显示子程序设计 .284.2.3 键盘扫描子程序 .294.2.4 报警子程序设计 .31结 论 .32参考文献 .33附录 A 程序 .35附录 B 多功能电子时钟元器件一览表 .53附录 C 多功能电子时钟硬件原理图 .54致 谢 .55内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)第一章 引 言现在是一个知识爆炸的新时代。新产品、新技术层出不穷,电子技术的发展更是日新月异。可以毫不夸张的说,电子技术的应用无处不在,电子技术正在不断地改变我们的生

9、活,改变着我们的世界。在这快速发展的年代,时间对人们来说是越来越宝贵,在快节奏的生活时,人们往往忘记了时间,一旦遇到重要的事情而忘记了时间,这将会带来很大的损失。因此我们需要一个定时系统来提醒这些忙碌的人。多路定时唤醒仪给人们带来了极大的方便。1.1 多路唤醒仪研究的背景和意义20 世纪末,电子技术获得了飞速的发展。在其推动下,现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域,有力的推动和提高了社会生产力的发展与信息化程度,同时也使现代电子产品性能进一步提升,产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌和繁杂容易使人忘记当前的时间。然而遇到重大事情的时候,一旦忘记时间,就会给自

10、己或他人造成很大麻烦。平时我们要求上班准时,约会或召开会议必然要提及时间;火车要准点到达,航班要准点起飞;工业生产中,很多环节都需要用时间来确定工序替换时刻。所以说能随时准确的知道时间并利用时间,是我们生活和工作中必不可少的 1。想知道时间,手表当然是一个很好的选择,但是,在忙碌当中,我们还需要一个“助理” 及时的给我们提醒时间。所以,计时器最好能够拥有一个定时系统,随时提醒容易忘记时间的人。 最早能够定时、报时的时钟属于机械式钟表,但这种时钟受到机械结构、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

11、家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。由内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)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。然而,更多时候需要提醒人们时间,甚至一天之内提醒人们不同的时间。因此,研究和设计一款多路定时唤醒仪,有着非常现实的意义。1.2 唤醒仪的功能唤醒仪主要是利用电子技术将时钟

12、电子化、数字化,并且带有多路定时报警功能,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。多路定时唤醒仪首先是数字化了的带有三路定时报警的电子时钟,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。本设计唤醒仪主要功能为:1. 具有时间显示功能,24 小时制; 2. 能随意设定走时起始时间。对电子钟而言,最基本的功能是具有对时功能,即能随意设定走时起始时间;3. 具有报警功能,唤醒仪能以声

13、或光的形式告警提示实现多路(三路)定时唤醒;4. 掉电后无需重新设置时间和日期。内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)第二章 多路唤醒仪方案设计多路唤醒仪就是一个带有三路定时报警的电子时钟,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器,通常有以下四种实现形式:采用 FPGA 电路的实现形式、采用石英钟专用芯片的实现形式、采用 NE555 时基电路的实现形式和基于单片机的实现形式。2.1 现场可编程门阵列电路实现形式现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA) ,它是在PAL、 GAL、CPLD 等可编程器件

14、的基础上进一步发展的产物,是 20 世纪 70 年代发展起来的一种可编程逻辑器件,是目前数字系统设计的主要硬件基础。FPGA 在结构上由逻辑功能块排列为阵列,并由可编程的内部连线连接这些功能块,来实现一定的逻辑功能。可编程逻辑器件的设计过程是利用 EDA 开发软件和编程工具对器件进行开发的过程。由于 EDA 技术拥有系统的模拟和仿真功能,可读性、可重复性、可测性非常好,所以利用 EDA 开发 FPGA 是目前比较流行的方式。当然,有时根据需要,也会应用MAX+plus 开发集成环境进行设计。正因为 FPGA 在设计过程中方便、快捷,而且 FPGA 技术功能强大,能够应用其制作诸如基代码发生器、

15、数字频率计、电子琴、电梯控制器、自动售货机控制系统、多功能波形发生器、步进电机定位控制系统、电子时钟等。应用 FPGA 能够将时钟设计分为四种类型:全局时钟、门控时钟、多级逻辑时钟和波动式时钟。多时钟系统能够包括上述四种时钟类型的任意组合 4。内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)2.2 石英钟专用芯片实现形式采用石英钟专用计时芯片实现的电子钟,具有实现简单、计时精度高的特点。石英计时芯片(简称“机芯” )比较多,常见型号的有 STP5512F、SM5546A 和 D60400等。现结合康巴丝石英钟常用的 5512F 型为例作简单介绍。利用 5512F 的 2 秒输出信号作为秒加法电路的计数

16、脉冲,可实现电子时钟。5512F 的引脚图如图 2.1 所示:SC1 7V+1AK2MO3M14 GND 5BP 6SC2 85512F图 2.1 5512F 的引脚图其中,引脚 7、8 为外接晶振及振荡电路,引脚 1 接电源正极,电源为 1.5,引脚 3、4 原为指针用步进电机线圈的输出驱动,这里可用 3 脚作为脉冲输出,频率决定于外接晶振的频率。2.3 NE555 定时器电路实现形式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 5K 的电阻而得名。目前,流行的产品主要有 4 种:BJT 两个:555,556(含有

17、两个 555) ;CMOS 两个:7555,7556(含有两个 7555) 。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内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)2.2。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 9-Jun-2008 Sheet of File: H:上上上上上上上上上上上555上上上.ddb Drawn By:RDIS7THR6 TRIG2 GND1CVolt 5R4VCC8Q 3555C

18、CRVCCV012图 2.2 基于 555 的秒脉冲发生器输出的脉冲信号 V0 的频率 F 为:式(2.1)CR)2/(43.11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。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。2.4 单片机实现形式单片机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微型计算机。单片机具有如下特点:1 有优异的性能价格比;2 集成度高、体积小、有很高的可靠性、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、 ISP 等串行总线方式,进一步缩小了体积,简化了结构;

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