多功能时钟设计.doc

第一部分
1、课程设计题目:多功能时钟设计
第二部分
1、任务设计
:设计并制作一个多功能数字钟。
、月、日、星期、时、分、秒的时钟,时钟有时间调整功能及闹钟功能;
,温度检测精度高于2度,显示精度为1度;
,保护时间大于5分钟;
。
:
,在0℃-40℃℃;
(220V及电池供电);
;能够每天提供3个时间点的闹钟报时功能;
。
:



2、方案论证
:
显示部分是本次设计的重要部分,一般有以下两种方案:
方案一:采用LED显示,分静态显示和动态显示。对于静态显示方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,且可靠性也较低。而对于动态显示方式,虽可以避免静态显示的问题,但设计上如果处理不当,易造成亮度低,有闪烁等问题。
方案二:采用LCD显示。LCD液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点,对于信息量多的系统,是比较适合的。
鉴于上述原因,我们采用方案二。

数字时钟是本设计的核心的部分。根据需要可采用以下两种方案实现:
方案一:方案完全用软件实现数字时钟。原理为:在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断,每产生一次中断,存储器内相应的秒值加1;若秒值达到60,则将其清零,并将相应的分字节值加1;若分值达到60,则清零分字节,并将时字节值加1;若时值达到24,则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点,但当单片机不上电,程序将不执行。而且由于每次执行程序时,定时器都要重新赋初值,所以该时钟精度不高。
方案二:方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器,其芯片精度不大于10ms/年,且具有完备的时钟闹钟功能,因此,可直接对其以用于显示或设置,使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作,芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时,可使系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电,程序不执行时,锂电池也能保证芯片的正常运行,以备随时提供正确的时间。
基于时钟芯片的上述优点,本设计采用方案二完成数字时钟的功能。

由于现在用品追求多样化,多功能化,给系统加上温度测量显示模块,能够方便人们的生活,使该设计具有人性化。
方案一:采用热敏电阻,可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,对于检测小于1摄氏度的信号是不适用的。
方案二:采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围,且DS18B20测量精度高,,在一秒内把温度转化成数字,测得的温度值的存储在两个八位的RAM中,单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度,使用方便。
基于DS18B20的以上优点,我们决定选取DS18B20来测量温度。

一般的时钟都带有闹铃,实现闹铃方式可采用以下两种:
方案一:将闹钟信息存放在单片机自带的存储器中。该方案成本低而且易于实现,但是一但掉电会造成之前信息的丢失。
方案二:将闹钟信息存放在非易失储存器AT24C02中。该方案即使在完全的掉电的情况下也不会造成闹钟信息的丢失,可避免方案一带来的麻烦。

方案一:采用干电池作为系统电源。但需经常换电池,不符合节约型社会的要求。
方案二:采用直流稳压电源作为系统主电源,干电池作为辅助电源。不仅不需要经常更换电源,并且当市电停止时能够采用干电池做为系统电源,使用更加安全可靠。
基于以上分析,我们决定采用方案二
3、总体方案
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本设计采用STC89C52RC单片机作为本系统的控制模块。单片机可把由DS18B20、DS1302、AT24C02中的数据利用软件来进行处理,从而把数据传输到显示模块,实现温度、日历和闹铃的显示。以LCD液晶显示器为显示模块,把单片机传来的数据显示出来,并且显示多样化。在显示电路中,主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。
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设计总体框架图如图1
4、系统硬件设计(单元电路设计及分析)
STC89C52RC单片机最小系统:
最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源