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电子技术课程设计
——电子钟的设计
齐齐哈尔大学通信与电子工程学院

通信 094:明月明
黄泽辉
指导教师:齐迹
2011年6月21日
电子钟的设计
选题依据
单片机是一门技术性、应用性很强的学科,实践教学是它的一个极为重要的环节。不论是硬件扩展、接口应用还是编程方法、程序调试,都离不开实验教学。如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫,单凭课堂理论课学习,势必出现理论与实践脱节,学习与应用脱节的局面。本设计充分利用单片机的内部资源,结合基本的电路模块实现数字电子钟的设计和实时温度的采集。
二、设计要求及技术指标
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(1)画出电路原理图(或仿真电路图)
(2)元器件及参数选择
(3)电路仿真与调试
(4)文件生成与打印输出
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(1) 24小时计时功能
用6位LED显示器显示时、分、秒。
(2)时间调整功能
用功能移位键、功能加键和功能减键实现时间的调整。
(3) 闹钟功能
用定闹键配合功能移位键、功能加键和功能减键三个按键设定闹铃,并用蜂鸣器实现响铃功能。
(4)环境温度采集与显示功能
选用温度传感器DS18B20采集环境温度,并用2位LED显示器显示环境温度。在这里我们只考虑采集室内温度,即零度以上的温度。
三、电路结构及其工作原理
硬件电路主要包括数码管驱动电路、温度采集电路、键盘接口电路、稳压电路和蜂鸣器驱动电路。
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图1 系统总体框图
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图2 系统原理图
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本设计用的数码管为LG5641BH,是四位一体的共阳极红色数码管。数码管采用动态扫描的方式显示
图3 数码管驱动电路
寄存器74LS244用与数码管的位选信号的控制,移位寄存器74LS164用于段信号的产生,即若要某一位数码管点亮,需要74LS244产生该位的选通信号同时需要74LS164产生一定的段点亮信号。这些信号都是有单片机控制产生的。
本设计使用的数码管是共阳极的,要点亮某一位数码管,需要74LS244产生一个高电平的位选通信号,同时74LS164的八个输出引脚输出对应的数码管编码信号。
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图4 按键接口
第一个按键用于时间的调整,接在了单片机的外部中断0端,按键信号的产生由外部中断源产生,把时间调整键设为外部中断是因为,调整时间的时候时间不应该仍在走动,而中断正好符合这一特点。~,用扫描的方式检测按键是否被按下。
具体的操作如下:
调整时间:SetTime用于调整时间,Hour用于“时”的设定,Minute用于“分”的设定,最后OK用于确认设定有效。
定时:Clocking用于定时,Hour用于“时”的设定,Minute用于“分”的设定,最后OK用于确认设定有效。

这个数字电子时钟主要由单片机,数码管等部件构成,由DS1302精准地控制时间,显示时分秒,由18B20采集温度,精确到小数点后四位,把结果输送到数码管,由8位数码管显示时间和温度。
图5 电路工作原理
四、电路主要元件简介

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
2. Flash 存储器。
使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能: 8k字节Flash,256字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口, 片内晶振及
时钟电路。另外,AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结, 单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。

DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟