多功能数字钟.doc

多功能数字钟(A题)
摘要:
本系统以单片机P89C58为核心控制部件。设计电路由实时时钟日历模块、环境温度采集模块、人机接口模块、电源模块等部分组成。其中实时时钟芯片采用串行通讯的DS1302,可实现年月日星期时分秒等时间信息的采集和闹钟功能。温度采集模块采用DS18B20集成温度传感器,可对现场环境温度进行实时采集。人机接口模块中,键盘只由简单的5个按键组成,利用中断扩展的方法实现。操做非常简便和人性化。显示部分则由KXM1602C实现两行16个字符的液晶显示。电源模块自制电源供电(220V),同时还有智能充电装置。
设计能支持年、月、日、星期、时、分、秒的时钟,时钟有时间调整功能,能够每天提供2个以上时间点的闹钟功能。时钟及闹钟具有装卸电池时掉电保护功能,保护时间为永久。时钟附带有一个温度计功能,,。设计有自制电源供电(220V)。
除上述基本要求及发挥部分外,又新增以下功能:(1)时间显示可实现12/24显示切换(2)秒表功能,(3)倒计时功能(4)纪念日提醒(5)生日闹钟(6)闹钟播放音乐(7)自制电源有全自动充电保护功能(8)温度过限音乐报警功能
关键字:单片机人机接口 DS1302 DS18B20 KXM1602C 中断扩展掉电保护智能充电保护
目录
一、设计任务与要求 3
1、任务 3
2、要求 3
(1)、基本要求 3
(2)、发挥部分 3
二、总体方案比较与论证 3
三、模块电路分析与比较 4
1、 时钟方案选择 4
2、 温度采集方案选择 5
3、 显示模块的选择 5
四、各模块电路原理分析及原理图 5
1、 单片机最小系统 5
2、智能充电电路原理及电路图 6
3、时钟模块原理及电路图 7
4、温度采集模块原理及电路图 8
5、显示模块电路原理及电路图 9
6、键盘模块原理及电路图 10
7、闹钟响及报警模块 11
五、软件设计 12
六、系统调试 13
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(1).单片机及外围电路部分 14
(2).充电电路部分 14
2 .软件调试 14
15
七、指标测试 15
15
16
八、总结 17
九、参考文献 18
多功能数字钟设计报告
一、设计任务与要求
1、任务
设计制作一个多功能数字钟。
2、要求
(1)、基本要求
(1)设计能支持年、月、日、星期、时、分、秒的时钟。
(2)时钟有时间调整功能。
(3)时钟具有闹钟功能。
(4)时钟及闹钟具有装卸电池时掉电保护功能,保护时间大于5分钟。
(2)、发挥部分
(1)时钟附带有一个温度计功能,温度检测精度高于2度,显示精度为1度
(2)自制电源供电(220V)。
(3)能够每天提供2个时间点的闹钟功能。
(4)其它发挥。
二、总体方案比较与论证 
方案一:采用 CPLD作为主控制器控制外围电路进行,时钟控制、温度测量、键盘和LED控制、闹钟实现。此方案逻辑电路复杂,功耗高,灵活性较低。而且采用CPLD价格较贵。
方案二:采用中小规模集成电路实现组合逻辑与时序逻辑电路设计,用振荡器产生的稳定的高频脉冲信号,作为数字钟的时间基准,再经分频器输出标准秒脉冲。进而得到分和小时,计数器的输出经译码器送显示器。此方案能实现数字钟的基本功能,但其他扩展功能的实现非常有限。
方案三:基于51系列单片机来实现。目前单片机技术比较成熟,功能也比较强大,时钟芯片采用DS1302,温度传感器采用DS18B20。显示采用1602液晶显示。此方案基本原理框图如图1所示
图2-1 原理框图
此系统硬件简洁,将复杂的硬件功能用软件实现,控制多个硬件电路的执行因此系统控制灵活,能很好地满足本题的基本要求和扩展要求。而且编程灵活、调试方便。
从这三种电路设计方案的比较而言,利用单片微型计算机及外围电路编写软件程序来设计数字钟,简单灵活,而且可扩展各种功能,能完全达到设计要求,体现了现代计算机工具的方便、简捷、准确性。故采用第三种方案。
三、模块电路分析与比较
1、 时钟方案选择
方案一:使用通过单片机内部的定时/计数器,采用软件实现,可以降低系统成本,缺点是误差较大。一般用在对时间精度要求不高的场合,而且当出现断电等情况程序重新
运行时,需要对时间用按键进行校正。
方案二:在系统中扩展外部时钟芯片DS1302。DS1302时钟芯片内含一个实时时钟/日历电路和32字节静态RAM,可提供秒、分、时、日、日期月、年的信息,每月和闰年的信息可自动调整。通过简单的SPI串行接口,与单片机仅需用复位、数据和时钟三根I/O口线进行通信,同时DS1302可外