推荐-基于PIC16F877的LED旋转时钟单片机设计实验报告 精品

20XX年小学期单片机设计实验报告题目：基于PIC16F877单片机的LED旋转时钟

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实验组号：

学生姓名：

指导教师：

基于PIC16F877单片机的LED旋转时钟

――班

实验摘要

本次我们制作的基于PIC16F877单片机的LED旋转时钟是能够输入、显示时间的时钟。

结构新颖，效果奇特。加入了现代科技的元素，利用人眼的视觉暂留特性，解决了传统时钟

结构单一，显示效果固定的缺陷，更好了满足了人们对美的追求。

整个系统中，微控制器采用了Microchip公司的PIC16F877，软件设计中涉及PORTA

用作普通数字I/O脚控制按键输入，PORTB、PORTC控制灯的亮灭，PORTD向时钟芯片DS1302写入和读出时间。

概括来说，本实验就是用人眼的视觉暂留特性，用PIC16F877单片机作为主控芯片，

采用电机带动发光二极管高速旋转，利用频闪显示原理呈现时钟画面。

A b s t r a c t

In this experiment, we made a LED rotating clock base on PIC16F877 MCU. It can input and show time. Its structure is novel and its effect is amazing. It’s full of modern technology element. With human eyes’ persistence of vision, it solves traditional clock’s structure and effect’s disadvantage, fits human pursue for beauty better.

The system uses the production of the Microchip cord--PIC16F877. The design includes the drive of PORTA as general digital ports to input time, the drive of PORTB and PORTC to control the LED’s on, the drive of PORTD to write and read time on DS1302.

In conclusion, with human eyes’ persistence of v ision, this experiment uses PIC16F877 MCU as master chip, uses motor to drive LED rotate at high speed, uses strobe display principle to show the clock.

关键字

单片机——microcontroller 芯片——CMOS chip

LED旋转时钟-- LED rotating clock

一.实验论证与比较

1.LED显示模块

LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80～90%。将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行对比，结果显示：普通白炽灯的光效为12lm／W，寿命小于2000小时，螺旋节能灯的光效为60lm／W，寿命小于8000小时，T5荧光灯则为96lm／W，寿命大约为10000小时，而直径为5毫米的白光LED为20～28lm／W，寿命可大于100000小时。有人还预测，未来的LED寿命上限将无穷大。由于LED的种种优势，使得其在现在的各个领域里运用越来越广泛，我们设计的旋转LED显示屏幕，具有结构新颖，节约材料的特点，一列16个LED灯旋转显示之后，可以代替显示近似于16x120像素的显示宽度和内容。

旋转时钟是利用视觉暂留效应设计出来的，物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。

假设我们设定我们的眼睛的暂留时间是0.4秒，如果我们的16个LED旋转一周的时间快过0.4秒，那么我们看到的图像就是这一列LED在各个位置显示的图像的叠加，如右图，如果我们用定时器把LED旋转一周的各个位置分割出120分，让它在相应的位置显示相应的图像，那么我们就可以得到一个累加的图像效果了。

旋转LED时钟的实现方法是把一组LED（16个左右）紧密的排列成一条直线，组成一条LED列，每个LED都由PIC单片机来控制其点灭。把整个电路板固定在电机上，使得紧密排列的LED条的一端固定在电机的旋转轴附近，如图所示。电路板转过一圈的时间极短，远小于

0.1秒。通过单片机控制LED灯在一圈内转到不同位置时的亮灭，来显示图像或文字。

2.DS1302时钟模块

大多数的单片机没有实时时钟部件,一旦系统掉电时钟就不能运行,下次再运行，时间就不准确了。即便使用备用电池,但要维持单片机系统的较大功耗也是坚持不了多久的。而我所做的旋转时钟用到的单片机主要是来准确显示时间的，因此实时时钟部件必不可少，这里我用了MAXIM公司的DS1302时钟芯片作为实时时钟部件，保证时间的长久准确性。

DS1302 有着很强的功能。包括时钟/日历寄存器和31 字节（8位）的数据暂存寄存器，数据通信仅通过一条串行输入输出口。实时时钟/日历提供包括秒、分、时、日期、月份和年份信息。闰年可自行调整，可选择AM/PM的12 小时制或24小时制。只通过三根线进行数据的控制和传递：CE(输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该引脚有两个功能：第一，CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次，CE提供结束单字节或多字节数据传输的方法。)；I/O(三线接口时的双向数据线)；SCLK(串行时钟输入)。通过备用电源可以让芯片在小于1MW的功率下运作。对时钟寄存器初始化可以设定当前时间,控制芯片的运行,时间是用BCD码保存的,RAM可以用来存取用户数据,在用了备用电池后RAM内的数据在系统掉电时能够保持不丢失。芯片采用了简单的I2C 三线通信方式,便于节省芯片资源和与之接口的MCU的引脚。芯片有着2.0～5.5V的宽供电电压范围,在5V供电时其接口与TTL电平兼容。并且有着很低的功耗,在2.0V供电时仅耗300nA 的电流。引脚X1 和X2 连接32.768kHz 晶体,与内部振荡器组成时钟。晶体的精度直接影响着芯片时间的准确与否。DS1302有两个电源引脚VCC1和VCC2,分别连接备用电池和电源VCC。VCC2与主电源连接，VCC1接备用电池。当VCC2低于VCC1时,芯片由VCC1供电；当VCC2-VCC1≥0.2V时,备用电池为芯片供电。在VCC2供电时芯片能够对接在VCC1的备用电池充电,并且是否充电和充电电流都可以由芯片内地址为08H的时钟寄存器进行控制。DS1302与单片机的硬件接线图如图三所示。