数字时钟设计方案

目录：

第一章设计目的 (1)

第二章设计要求 (2)

第三章方案确定 (3)

第四章方案设计 (4)

第一节 220V电源供电部分 (4)

第二节时钟和温度部分方案设计 (4)

第三节单片机的选择 (6)

第四节显示器件选择 (6)

第五节温度方案选择 (7)

第六节串口通讯方案选择 (8)

第五章性能测试 (10)

第六章结果分析 (13)

第七章个人工作 (14)

第八章设计体会 (15)

第一章设计目的

智能仪表课程设计是自动化专业的专业实践课程。

本课程的任务是通过设计完成一个具有完整功能的单片机系统，是学生掌握目前典型自动化仪表的一般设计要求和设计方法，掌握开发及设计工具的使用方法，通过这一设计实践过程，锻炼学生的动手能力和分析、解决问题的能力；培养对所学知识的综合应用能力。

随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

本设计是数据采集及处理，显示系统与单片机有效结合，本设计是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识的综合应用，以及查阅资料，培养一种自学的能力。并且引导一种创新的思维，把学到的知识应用到日常生活当中。在设计的过程中，不断的学习，思考和同学间的相互讨论，运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统的经验，充分发挥教学与实践的结合。全能提高个人系统开发的综合能力，开拓了思维，为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础

第二章设计要求

带秒表/时钟计时器，万年历的显示屏设计。

基本功能要求：

1.可动态左右，上下显示“中国计量学院欢迎你”；

2.在5秒按键无操作则以24h（小时）计时方式显示时、分、秒；

3.使用按键开关可实现时分调整；

4.具有闹钟功能，声光提示。

扩展功能：

1.数字时钟/圆形时钟显示可转换；

2.显示汉字可设置；

3.可232通讯显示计算机传送字符；

4.其他扩展功能。

第三章方案确定

经过小组全体组员讨论，最终确立方案制作时钟。在时钟基本功能实现的基础上，小组成员对扩展功能进行讨论并达成共识。最终决定设计的时钟除基本功能外，还具有以下扩展功能：

1.可以显示，设置年，月，日，并且有闰年补偿功能，

2.可以上下滚动左右滑动显示字符串功能；

3.可以自定义汉字功能；

4.可以232通讯，显示出字符功能；

5.具有温度显示功能；

6.具有断电时间保护功能。

第四章方案设计

第一节 220V电源供电部分

由于以前参见过电子设计大赛，所以有220V AC转9V DC的电源，我们在起基础上添加了一个7805三端稳压管，加之滤波电容，转换成单片机可以用的DC 5V电

图4-1 电源转换原理图

第二节时钟和温度部分方案设计

（1）方案设计思路

按照系统的设计功能要求，本时钟温度系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合DS1302 和DS18b20

来控制时钟和温度的调整显示。获得时钟温度数据信息，单片机对其进行一系列的处理，最后通过液晶显示出来。

（2）时钟系统方案论证

方案 1：

通过单片机部的定时器/计数器，用软件实现，直接用单片机

的定时器编程以实现时钟。

方案 2：

用专门的时钟芯片（DS1302）实现时钟的记时，再把时间数据送入单片机，由单片机控制显示。虽然用软件实现时钟硬件线路简单，但是程序运行的每一步都需要时间，多一步或少一步程序都会影响记时的准确度，对定时器定时也不是十分准确，时钟精度很低，对于我们实现所需要的功能造成软件编程非常复杂。用专用时钟芯片硬件成本相对较高，但它的精度很高，软件编程很简单。综上所述，选择方案2。

图4-2 DS1302管脚图

图4-3 DS1302电路原理图

第三节单片机的选择

对于单片机的选择，如果用8031 系列，由于它没有部RAM，系统又需要大量存存储数据，因而不可用；51 系列单片机的ROM 为4K，对于我们设计的系统可能有点小；52 系列单片机与51 系列的结构一样，而ROM 扩大为8K，对我们设计系统提供充足的空间进行功能的扩展。再有51 系列单片机与52 系列的单片机价格差不多。因此，我们选择STC89C52RC的单片机。

第四节显示器件选择

方案1：用数码管或点阵LED 显示。

方案2：用液晶1602 显示。

方案3：用液晶12864 显示。

时钟和温度的显示可以用数码管或LED，而且价格便宜。但是数

码管的只能显示简单的设计的系统，与我们设计要求也不相符。有很多东西需要显示，还是用显示功能更好的液晶显示器比较好，它能显示更多的数据，用1602 液晶显示数据有限，1602 不能够显示汉字，只能够显示一些基本的西文字符，显示数据的可读性不好，用可以显示汉字的12864 液晶显示器还可以增加显示信息的可读性，至于指针的转动则才用12864 加ds1302同步控制，让人看起来会很方便。虽然它们在价格上差距很大，但是1602不能够实现我们的要求，12864.是我们唯一的选择。

为了可以用键盘调节屏幕亮度，我们用了两个9014三极管，当做开关，离散式控制屏幕亮度。SDA接P2^1，SLC接P2^0，Q2的C接LCD12864的20管脚，控制两个I/O口的电压，使其Q1，Q2工作在导通与截止状态，达到开关的作用。

图4-4 LCD12864背景光控制原理图

第五节温度方案选择

方案1：

用热敏电阻等测温元件测出电压，再转换成对应的温度。需要比较多的外部元件（A/D 转换）支持，且硬件电路复杂，制作成本相对