电力系统设计作业

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电子系统设计与实践

依据时段可变显示

亮度电子钟

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电气工程学院

电气83 张颢 08041084

电气83 王攀 08041079

摘要

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本次设计以AT89C52芯片为中心，加上必要的外部电路，组成了一个依据时段可变显示亮度数字电子时钟。

硬件方面，除单片机外，使用了8个七段LED数码管来进行显示，采用的是动态扫描显示，利用74LS573进行数码管段驱动，利用ULN2803A进行位驱动。通过LED能够比较准确显示时、分、秒以及日期和当前室温。利用几个简单的按键分别实现对时间的调整，年月日显示的切换，以及温度显示切换。时钟日历来源于DS1302芯片。温度测量功能来自DS18BU20芯片。软件方面采用C语言编程，在单片机环境下，加设中断，定时，以完成功能实现。整个电子钟系统能完成时间的显示，调时，定闹及温度显示等功能。

关键词：电子系统设计电子时钟温度显示 AT89C52 DS1302 DS18B20

目录

一、实验目的及任务、功能、具体工作内容

二、$

三、重要硬件简介与相应模块设计

四、主程序设计实现

五、系统框图

六、总体设计系统电路原理图和PCB版图

七、程序流程图

八、系统调试总结

九、实验遇到的问题及改进

十、实验总结及感想

十一、】

十二、参考书目

十三、源程序

一．实验目的及任务、功能、具体工作内容

1.目的及任务：

（1）通过查阅相关资料，深入了解电子钟的组成结构和工作原理；

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（2）学习有关动态显示方式及原理；

（3）复习“MCS-51单片机原理及C语言程序设计”，掌握其接口扩展，如：显示、键盘等；

（4）设计具有报时报温功能电子钟的原理图，构建硬件平台；

（5）采用汇编或C语言编写应用程序并调试通过；

（6）制作出样机并测试达到功能和技术指标要求；

（7）写出设计报告和答辩PPT。

2.设计产品功能

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此次设计产品要实现一个依据时段可变显示亮度电子钟，具体如下：

1.能够实现基本时钟的走时，显示范围是00:00:00——23:59:59。能够实

现时钟的调整，通过按键可以对“时”位和“分”位进行加1调节，并能当加至最大值时能重新归零。

2.能够实现当前室温的测量功能，并在数码管上予以显示。

3.能够实现年月日的显示与切换。

4.能够实现温度的显示与切换。

5.能够实现根据时段自动改变显示亮度。

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3.具体工作内容：

1．组建依据时段可变显示亮度电子钟的总体结构框图；

2．根据题目要求，选择所要使用的主要器件，通过理论分析和计算

选择电路参数；

3．根据操作功能要求，确定键盘控制功能；

4．按设计要求确定显示位数、指示类型和单位；

5．采用汇编或C语言编写应用程序并调试通过；

6．对系统进行测试和结果分析；

7．撰写设计报告和答辩PPT。

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二．重要硬件简介及应用

DS18B20温度传感器，DS1302时钟日历芯片。

1、温度模块

该模块使用了芯片DS18B02，该芯片可以检测室温并将温度实时传感至单片机。在本模块中，我们主要采用了书上的程序，在写主函数时做了一点改动。

(1)DS18B20主要资料

DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D 转换精度，默认分辨率为12位，测温分辨率可达℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。

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DS18B20 内部结构如图1所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图2所示，DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地。

图1）DS18B20的内部结构

图2DS18B20的管脚排列

DS18B20 中的温度传感器完成对温度的测量，用16位符号扩展的二进制补读 数形式提供，以℃/LSB 形式表达，其中S 为符号位。例如＋125℃的数字 输出为07D0H ，＋℃的数字输出为0191H ，－℃的数字输出FF6FH ，－55℃的数字输出为FC90H 。

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(2)DS18B20芯片与单片机之间的数据传输

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由于DS18B20与单片机之间是通过一个端口进行连接的，故其与单片机之间是采用的是串行通信方式。通过单片机向DS18B20发送命令控制字，然后再接收相应的数值，比如温度值等。下面是单片机向DS18B20读温度值的过程：

读温度前的准备： tmwbyte(0xcc);

单片机

DS18B 20

发送命令字

读出温度值

脚功能及结构

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DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1＋时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接晶振。RST是复位/片选线，通过把RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc>之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。