stm32電子鐘設(shè)計(jì)報(bào)告

課程論文題 目： 基于 STM32 的多功能電子時(shí)鐘 學(xué)生姓名： 梁健 學(xué)生學(xué)號： 1008050120 系 別： 電氣信息工程系 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 年 級： 2010 級 任課教師： 鄭曉東 電氣信息工程學(xué)院制 2013 年 3 月成績基于 stm32 的多功能電子時(shí)鐘學(xué)生：梁健指導(dǎo)教師：鄭曉東電氣信息工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 .51、設(shè)計(jì)任務(wù) .52、設(shè)計(jì)要求 .5二、方案設(shè)計(jì)與論證 .51、單片機(jī)芯片選擇方案 .72、顯示選擇方案 .7三、硬件單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 .81、電源電路 .82、按鍵電路 .83、rtc 時(shí)鐘 .94、12864 顯示電路 .95、溫度傳感器模塊 .10四、 軟件設(shè)計(jì)與流程圖 .101、主程序流程圖 .102、顯示子程序流程圖 .123、按鍵子程序流程圖 .14五、總原電路及元器件清單 .161總原理圖 .16六、元器件清單 .26七、主程序 .26八、 參考文獻(xiàn) .30摘要:本論文基于單片機(jī)原理技術(shù)介紹了一款于stm32芯片作為核心控制器的單片機(jī)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與制作，包括硬件電路原理的實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)、軟件程序編輯的實(shí)現(xiàn)、數(shù)字電子鐘正常工作的流程、原理圖仿真實(shí)現(xiàn)、硬件實(shí)物的安裝制作與硬件實(shí)物的調(diào)試過程。該單片機(jī)數(shù)字電子鐘采用stm32自帶的RTC, 用lLCD12864能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間（顯示格式為：年月日時(shí)分秒） ，可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，時(shí)間可采用12 小時(shí)制顯示或24 小時(shí)制顯示，用12864做成菜單形式，鬧鈴提醒，可按自己的要求設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤個(gè)數(shù),并增加溫度顯示。關(guān)鍵詞：單片機(jī) 、數(shù)字電子鐘 、LCD12864、STM32、RTC，溫度傳感器一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、設(shè)計(jì)任務(wù)用 STM32 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子鐘，采用 LCD12864 來顯示并修改，時(shí)間或鬧鈴。2、設(shè)計(jì)要求 （1）顯示格式為：XXXXXX XXXXXX 即：年月日 時(shí)分秒。（2）具有鬧鈴功能。（3）按鍵改變時(shí)間。（4）按鍵改變鬧鈴。（5）溫度的顯示。二、方案設(shè)計(jì)與論證整個(gè)系統(tǒng)用 stm32 單片機(jī)作為中央控制器，由單片機(jī)執(zhí)行采集內(nèi)部 rtc 值，時(shí)鐘信號通過單片機(jī) I/O 口傳給 LCD12864，單片機(jī)模塊控制驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)顯示模塊，通過顯示模塊來實(shí)現(xiàn)信號的輸出、LCD12864 的顯示及相關(guān)的控制功能。系統(tǒng)設(shè)有按鍵模塊用于對時(shí)間進(jìn)行調(diào)整及擴(kuò)展多個(gè)小鍵盤，系統(tǒng)整體框圖如圖1 所示。設(shè)置？是顯示時(shí)間，溫度跳出?開始選擇更改時(shí)間，鬧鈴正常顯示圖 1 系統(tǒng)整體框圖1、單片機(jī)芯片選擇方案方案一：stm32 是一個(gè)低功耗，高性能 32 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器。主要性能有：與 MCS-51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、 三級加密程序存儲(chǔ)器、32 個(gè)可編程 I/O 口線、三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、八個(gè)中斷源、全雙工 UART 串行通道、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符、易編程。方案二：AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） 。主要性能有：兼容 MCS51 指令系統(tǒng)、32 個(gè)雙向 I/O 口、256x8bit內(nèi)部 RAM、3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷、時(shí)鐘頻率 0-24MHz、2 個(gè)串行中斷、可編程 UART 串行通道、2 個(gè)外部中斷源、6 個(gè)中斷源、2 個(gè)讀寫中斷口線、3 級加密位、低功耗空閑和掉電模式、軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。從單片機(jī)芯片主要性能角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘單片機(jī)芯片選擇設(shè)計(jì)采用方案一既 stm32。2、顯示選擇方案方案一：lcd1286。顯示質(zhì)量高，沒有電磁輻射，可視面積大，應(yīng)用范圍廣，畫面效果好，數(shù)字式接口， ”身材”勻稱小巧，功耗小。方案二：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示，即各位數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮，對于顯示器各位數(shù)碼管，每隔一段延時(shí)時(shí)間循環(huán)點(diǎn)亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但須保證掃描速度足夠快，人的視覺暫留功能才可察覺不到字符閃爍。顯示器的亮度與導(dǎo)通電流、點(diǎn)亮?xí)r間及間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了 I/O 口，降低了能耗。從節(jié)省單片機(jī)芯片 I/O 口和降低能耗角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘數(shù)碼管顯示選擇設(shè)計(jì)采用方案一，既 lcd12864 顯示。三、硬件單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、電源電路本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需電源電壓為直流、電壓值大小 5V 的電壓源 。從硬件實(shí)物設(shè)計(jì)簡易程度與經(jīng)費(fèi)方面考慮，用兩節(jié)電壓值大小 2.5V 干電池與電路電壓源引腳相連接即可達(dá)到硬件設(shè)計(jì)要求。即本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)用兩節(jié)電壓值大小 2.5V 干電池做硬件電路電壓源。2、按鍵電路本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需按鍵用于進(jìn)行顯示時(shí)間的調(diào)整與設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤。單片機(jī)芯片 4 個(gè) I/O 口可與按鍵直接相連，通過編程，單片機(jī)芯片即可控制按鍵接口電平的高低，即按鍵的開與關(guān)，以達(dá)到用按鍵進(jìn)行顯示時(shí)間的調(diào)整與設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤的設(shè)計(jì)要求。3、rtc 時(shí)鐘Stm32 自帶 rtc 模塊 ， 實(shí)時(shí)時(shí)鐘是一個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器。RTC 模塊擁有一組連續(xù)計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，在相應(yīng)軟件配置下，可提供時(shí)鐘日歷的功能。修改計(jì)數(shù)器的值可以重新設(shè)置系統(tǒng)當(dāng)前的時(shí)間和日期 RTC 模塊和時(shí)鐘配置系統(tǒng)(RCC_BDCR寄存器)處于后備區(qū)域，即在系統(tǒng)復(fù)位或從待機(jī)模式喚醒后，RTC 的設(shè)置和時(shí)間維持不變。系統(tǒng)復(fù)位后，對后備寄存器和 RTC 的訪問被禁止，這是為了防止對后備區(qū)域(BKP)的意外寫操作。在 RTC 預(yù)分頻器余數(shù)寄存器(RTC_DIVH / RTC_DIVL)賦值可改變時(shí)間，在 RTC 鬧鐘寄存器(RTC_ALRH/RTC_ALRL)中改變鬧鈴時(shí)間。 4、12864 顯示電路數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)的顯示模塊用 8 個(gè)一位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，也可用兩個(gè)四位一體數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。兩種實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)效果一樣。從實(shí)物制作的難易程度出，本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)采用兩個(gè)四位一體數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。即數(shù)碼管引腳與單片機(jī)芯片和74LS245 對應(yīng)引腳相連接。5、溫度傳感器模塊DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874 等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20 可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。1: 技術(shù)性能描述、 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 、測溫范圍 55+125，固有測溫誤差（注意，不是分辨率，這里之前是錯(cuò)誤的）0.5。、支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最