數(shù)字鐘課程設計報告多功能數(shù)字鐘的設計

摘要數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路時血案時，分，秒數(shù)字顯示的即使裝置，一起顯示的直觀性，走時準確而受到人們的歡迎，廣泛用于個人家庭，車站，碼頭。辦公室等公共場所，給人們的生活，學習，工作，娛樂帶來了極大的方便，由AT89S51制作的數(shù)字鐘走時準確，而且擴展了鐘表原先的報時功能，諸如定時自動報警，按時自動打鈴，時間程序自動控制，定時廣播，通斷動力設備，一集各種定時電氣的自動啟用等，所有這些都是以AT89S51為基礎的，因此，研究AT89S51單片機有著非常的意義。關鍵字：AT89S51時鐘自動AbstractDigitalClockisadigitalcircuitwhenbloodshed,minutesandsecondsdigitaldisplayofthedevicetobetogether,intuitivedisplay,accuratetimeandbepopular,widelyusedinpersonalfamily,stations,wharves.Officesandotherpublicplacestopeople'slives,learning,work,entertainmentbroughtgreatconveniencetothefiguresproducedbytheAT89S51accuratetimeclock,andexpansionofthewatch'stimekeepingfunctionoftheoriginal,suchasregularautomaticalarm,automaticplayingtimebelltimeprocesscontrol,timebroadcasting,on-offpowerequipment,asetofautomaticopeningofavarietyofregularelectrical,allofwhicharebasedonAT89S51based,therefore,ofgreatsignificancewithAT89S51microcontroller.

Keywords:AT89S51clockautomatically目錄TOC\o"1-3"\h\u11949摘要 I7623Abstract II294151.緒論 3194432.數(shù)字鐘的設計方案分析與選擇 1144603.數(shù)字鐘的總體設計方案記起原理圖 2186953.1數(shù)字鐘的總體設計方案 275193.2各個部分的原理說明 3135953.２.1.數(shù)碼驅(qū)動顯示模塊 3316323.２.２校時模塊 4233963.２.３鬧鈴模塊 5199023.３數(shù)字鐘設計總圖 6324844.安裝與調(diào)試 7229784.１安裝焊接電路 7105974.２調(diào)試電路 7225814.3安裝與調(diào)試電路需注意問題 7305394.4實際電路調(diào)試 8187975.總結 928423附錄Ⅰ元件清單 1027556附錄Ⅱ參考文獻 10多功能數(shù)字鐘的設計單片機即單片微型計算機。（Single-ChipMicrocomputer）,是集CPU,RAM,ROM,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。他體積小，成本低，功能強，廣泛應用于工業(yè)自動化上和智能產(chǎn)品。時鐘，自從它被發(fā)明的那天起，就成為了人類的好朋友，但隨著時間的推移，科學技術的不斷發(fā)展，時鐘的應用越來越廣范，人們對時間計量的精度要求也越來越高。怎樣讓時鐘更好的為人民服務，怎樣讓我們的老朋友再次煥發(fā)青春呢？這就要求我們不斷設計出新型的時鐘，來不斷滿足人們的日常生活需要。然而市場上的時鐘便宜的比較笨重，簡單實用的又比較昂貴。那么，有沒有一款既簡單實用價格又便宜的時鐘呢?基于這種情況,經(jīng)過反復論證設計出了這款既簡單實用，又價格便宜的——單片機電子時鐘。數(shù)字鐘的設計方案分析與選擇根據(jù)課程涉及任務書的要求，目前有兩種涉及方案課供選擇。方案一，利用數(shù)字電路中學習的六十進制和二十四進制計數(shù)器和三八譯碼器來實現(xiàn)數(shù)字鐘的時間顯示，用與非門的反饋來實現(xiàn)整點報時和鬧鈴的功能，從而完成課程設計任務。方案二，利用AT89S52單片機和74HC573八位鎖存器以及利用C語言對AT89S51進行編程來實現(xiàn)數(shù)字鐘的顯示,整點報時和鬧鈴功能，從而完成課程設計任務。方案一的優(yōu)點在于原理簡單，很多同學都已經(jīng)經(jīng)過數(shù)字電路基礎學習甚至通過數(shù)字電路基礎實驗做過數(shù)字鐘的顯示實驗，所以，對于很多同學都沒有太大難度。方案二的優(yōu)點在于利用AT89S51單片機和C語言進行編程，然后利用74HC573八位鎖存器進行數(shù)碼管的驅(qū)動，不僅有利于提高學生對專業(yè)課程的興趣，而且涉及到了硬件和軟件的原理，所以對同學們的要求比較高，要求熟練掌握C語言對于單片機的編程原理。由于利用計數(shù)器和與非門實現(xiàn)的數(shù)字鐘焊接復雜，而且只涉及到硬件的原理，不利于學生學習專業(yè)知識與興趣培養(yǎng)，所以本次課程設計采用第二種方案進行制作數(shù)字鐘。數(shù)碼顯示鬧鈴電路數(shù)碼驅(qū)動AT89S52數(shù)碼顯示鬧鈴電路數(shù)碼驅(qū)動AT89S52時鐘程序載入時鐘程序載入鍵盤控制 圖4—1設計方案原理圖.數(shù)碼驅(qū)動顯示模塊1.數(shù)碼管的驅(qū)動裝置說明：本設計方案采用的是74HC573位數(shù)據(jù)儲存器作為顯示電路的驅(qū)動，74Hc573原理如圖：74Hc573由D0~D7腳輸入單片機發(fā)出的信號，Q0~Q7發(fā)出數(shù)碼顯示信號，從而完成對數(shù)碼管的驅(qū)動。圖4-274Hc573引腳圖原理說明：M54HC563/74HC563/M54HC573/74HC573的八個鎖存器都是透明的D型鎖存器，當使能（G）為高時，Q輸出將隨數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當使能為低時，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當輸出被關閉時，的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動大電容或低阻抗負載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O通道，雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器。LED數(shù)碼管中各段發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管類似，只是正向壓降較大，正向電阻也較大。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。圖４－３七段共陰數(shù)碼管原理圖由于常規(guī)的數(shù)碼管起輝電流只有1～2mA,最大極限電流也只有10～30mA，所以它的輸入端在5V電源或高于TTL高電平(3.5V)的電路信號相接時，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。由于沒有六位數(shù)碼管，所以本設計采用一個四位數(shù)碼管和一個兩位數(shù)碼管共同實現(xiàn)六位數(shù)碼管的功能,將四位數(shù)碼管和兩位數(shù)碼管的ａ～ｄ分別連接在一起，標清各個數(shù)碼管的控制端。圖４－４數(shù)碼顯示模塊校時模塊為使時鐘走時與標準時間一致，校時電路是必不可少的，鍵盤用來校正數(shù)碼管上顯示的時間。采用六個低電平有效鍵盤，公共端接地，非公共端分別接單片機對應的控制端口，實現(xiàn)校時，鬧鐘，整點報時功能。其定義程序如下：sbitkey1=P3^0;sbitkey2=P3^1;sbitkey3=P3^2;圖４－５鍵盤模塊sbitkey4=P3^3;sbitkey5=P3^4;sbitkey6=P3^5鬧鈴模塊定時鬧鐘模塊如圖所示，蜂鳴器的正極接到VCC（＋5V）電源上面，蜂鳴器的負極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基級B經(jīng)過限流電阻R1后由單片機的P3.7引腳控制，當P3.7輸出高電平時，三極管T1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當P3.7輸出低電平時，三極管導通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制P3.7腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關閉。蜂鳴器程序定義如下：/*******蜂鳴器引腳定義*******************/sbitbell=P1^7;sbitalarm_led=P3^6;圖４－６鬧鈴模塊圖４－７仿真總圖本設計方案是基于單片機的數(shù)字鐘設計，系統(tǒng)以單片機（AT89S51）為核心，其主要的電路包括計時電路，時間顯示電路，鍵盤控制電路等，以單片機的功能來實現(xiàn)計時，時間用數(shù)碼管顯示，最終達到數(shù)字鐘的時間顯示和校整時間的功能。其中變量定義程序如下：/**********************變量定義**********************************/unsignedcharhour,minute,second;//定義時間存儲變量unsignedcharalarm_hour,alarm_minute,alarm_second;//定義鬧鐘存儲變量unsignedcharlcd_number[6];//各個數(shù)位顯示數(shù)字存儲變量unsignedintcount; //定時器中斷計數(shù)器unsignedcharalarm_on; //鬧鐘開啟標志unsignedcharalarm_in; //鬧鐘設置標志unsignedcharcodedis_code[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}；１.把AT89S51集成塊插入面包板，注意布局；２.將數(shù)碼管以及７４ＨＣ５７３裝配在另外一塊電路板上面。３.用排陣將需要接線的管腳引出。４.按照電路圖焊接，注意兩位和四位數(shù)碼管的焊接。１.用杜邦線將單片機模塊，數(shù)碼顯示模塊，鍵盤模塊和蜂鳴器模塊對應連接。２.用下載線將單片機連接電腦。３.用上位機軟件將寫好的數(shù)字鐘程序下載到單片機里面。４.查看數(shù)碼管顯示,如果顯示和預想有差異則分班是硬件原因還是軟件原因.5.用萬用表測量各個點的電壓直,直到查找出原因,調(diào)整后在進行調(diào)試,直到顯示和預想一樣.1.在上電源前先用萬用表測試下電源和地之間是否有短路，這樣可防止可能燒壞元件。2.測試電路板的各項功能，須從極端的角度去測試可能會出現(xiàn)的問題。3.根據(jù)產(chǎn)品的性能要求，逐次測試其各個功能是否符合產(chǎn)品要求。4.電源連接不上，就要查查電源連接電路。5.電源連接上了，卻不能工作，目測下主要元件是否有焊反、焊錯、短路等現(xiàn)象出現(xiàn)。包括元件用錯了，型號不對,元件方向反了，元件的腳有損壞、虛焊、短路等，連接線有損壞或接觸不良，電容的正負極焊反等。正確使用測量儀器的接地端，凡是使用地端接機殼的電子儀器進行測量，儀器的接地端應和放大器的接地端連接在一起，否則儀器機殼引入的干擾不僅會使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化，而且將使測量結果出現(xiàn)誤差。測量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠大于被測處的等效阻抗，若測量儀器輸入阻抗小，則在測量時會引起分流，給測量結果帶來很大誤差。測量儀器的帶寬必須大于被測電路的帶寬。例如：MF－20型萬用表的工作頻率為20～20000HZ。如果放大器的fH=100kHZ，我們就不能用MF－20來測試放大器的幅頻特性，否則，測試結果就不能反映放大器的真實情況。要正確選擇測量點，用同一臺測量儀器進行測量時，測量點不同，儀器內(nèi)阻引進的誤差大小將不同。電路調(diào)試分析：實際調(diào)試電路開始發(fā)現(xiàn)小時，分鐘顯示出現(xiàn)編碼錯誤，秒鐘顯示不完全，個位沒有顯示，十位顯示正常，經(jīng)過利用萬用表測試發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的引腳連接出現(xiàn)短路，導致顯示出現(xiàn)編碼錯誤，猶豫秒鐘個位沒有顯示，測試也沒有電流反應，猜測可能因為數(shù)碼管損壞造成，因此在后面連接一個新數(shù)碼管后發(fā)現(xiàn)正常顯示，但與此同時又發(fā)現(xiàn)秒鐘個位顯示數(shù)碼管的公共端口沒有連接，導致沒有顯示。為了找出原因花費大量時間，結果卻是因為自己焊接不仔細導致錯誤，為此得到了深刻教訓，以后一定不會犯同樣的錯誤。本學期我們開設了《數(shù)字電路》課，這門學科屬于電子電路范疇，是我們專業(yè)的基礎課程。正所謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要躬行。”學習任何知識，僅從理論上去求知，而不去實踐、探索是不夠的，所以在本學期模電剛學完之際，緊接著來一次電子電路課程設計是很及時、很必要的。這樣不僅能加深我們對電子電路的任職，而且還及時、真正的做到了學以致用。通過這段時間不懈的努力與切實追求，我終于做完了課程設計。通過這次課程設計，我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能等等。在實驗過程中，我們也遇到了不少的問題。比如：軟件調(diào)試問題，或者數(shù)碼管顯示不正確甚至沒有顯示。還有就是焊接實物的問題，我們以為很簡單，但其實很復雜，要對焊板上的元件進行布置和焊接電路元件連線，這有很大的難度。在此期間，除了對元件較好的焊接外，還要考慮電路元件間的影響（即元件之間信號的干擾等問題），還要考慮元件連線的不相交以及焊板面積的大小、元件擺放和連線的美觀性等，所以想要焊出一塊實用又美觀的板子，還要經(jīng)過一番考慮和布置。但是最后在同學的幫助以及自己的不斷努力下，把問題一一解決了，那種心情別提有多高興啊。實驗中暴露出我們在理論學習中所存在的問題，有些理論知識還處于懵懂狀態(tài)，老師們不厭其煩地為我們調(diào)整波形，講解知識點，實在令我感動。還有就是在實驗中，好多同學被電烙鐵燙傷了，這不得不讓我想起安全問題，所以在以后的實驗中我們應該注意安全，讓不必要的傷害減至最少。作為一個電子專業(yè)的學生，我深知課程設計的重要性。這次實習我從剛開始的什么都不懂不會不敢不碰，到現(xiàn)在的基本了解了一個電路元件是如何構成的，還有以前看的集成板上讓人難琢磨的電路焊接圖我都可以看懂一些了，其中的電路仿真也讓我對以前學習的電路知識有了詳細地了解。我們順利完成了這周的模擬電子的課程設計。這次課程設計讓我學到了很多，不僅是鞏固了先前學的模電、數(shù)電的理論知識，而且也培養(yǎng)了我的動手能力，更令我的創(chuàng)造性思維得到拓展。希望今后類似這樣課程設計、類似這樣的鍛煉機會能更多些。附錄Ⅰ元件清單元件名稱元件數(shù)目AT89S521片74Hc5731片四位數(shù)碼管1個兩位數(shù)碼管1個12M晶振