電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)——孫承濤

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1、基于單片機(jī)AT89C51的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)孫承濤（德州學(xué)院物理系，山東德州253023）摘要本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)原理，采用芯片AT89C51作為核心控制器，通過硬件電路的制作及軟件程序的編制，設(shè)計(jì)制作了一?種多功能數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)。用AT89SISP構(gòu)成下載電路，以DS1302為時(shí)鐘芯片產(chǎn)生時(shí)鐘，利用1602液晶同時(shí)顯示日期、星期和時(shí)間，并且可以通過多個(gè)開關(guān)對其進(jìn)行設(shè)置。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了時(shí)間顯示、時(shí)間調(diào)整、整點(diǎn)鬧鈴、整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。同時(shí)，系統(tǒng)還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，基于RS-485的優(yōu)點(diǎn)，選用它構(gòu)成了通信模塊電路，我們可以利用遠(yuǎn)程電腦對時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)間的設(shè)置。關(guān)鍵

2、詞單片機(jī)；數(shù)字電子時(shí)鐘；顯示時(shí)間；遠(yuǎn)程通信1緒論隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，單片機(jī)開始迅速發(fā)展，由于家用電器逐漸普及，市場對于智能時(shí)鐘控制系統(tǒng)的需求也越來越大。單片機(jī)以其芯片集成度高、處理功能強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，成功應(yīng)用于工業(yè)自動化、智能儀器儀表、家電產(chǎn)品等領(lǐng)域。近些年，人們對數(shù)字鐘的要求也越來越高，傳統(tǒng)的時(shí)鐘已不能滿足人們的需求。多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化，數(shù)字時(shí)鐘廣泛用于個(gè)人家庭，車站，碼頭辦公室等公共場所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?。由于?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的

3、精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動報(bào)警、按時(shí)自動打鈴、時(shí)間程序自動控制、定時(shí)廣播、自動起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字吋鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。因此本論文所做的數(shù)字吋鐘采用了以單片機(jī)（AT89C51）為核心，結(jié)合相關(guān)的外圍元器件例如液晶顯示、按鍵電路、復(fù)位電路、報(bào)警電路，再配以相應(yīng)的軟件，達(dá)到制作簡易數(shù)字鐘的目的，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示的功能，能進(jìn)行年、月、日、吋、分、秒

4、的顯示，并且有遠(yuǎn)程通信功能。其硬件部分難點(diǎn)在于元器件的選擇、布局及焊接。2方案論證與設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)選擇方案一：采用FTC10F04單片機(jī)，還帶有非易失性Flash程序存儲器。它是一種高性能、低功耗的8位CMOS微處理芯片，市場應(yīng)用最多。其主要特點(diǎn)如下：8KBFlashROM,可以擦除1000次以上，數(shù)據(jù)保存10年。方案二采用傳統(tǒng)的AT89C51作為電機(jī)的控制核心。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。由于本系統(tǒng)對CPU運(yùn)算速度

5、要求很高，需要執(zhí)行很復(fù)雜的運(yùn)算，方案二成本比較低，適合做設(shè)計(jì)。選用方案二作為主方案。2.2時(shí)鐘顯示的方案選擇方案一：時(shí)鐘的顯示可以用多位七段LED數(shù)碼管顯示，七段LED數(shù)碼管顯示耗能多，而且顯示位數(shù)有限，每增加一位都要在程序設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)方面增加很多的工作量，不利于電路的擴(kuò)展，而且無法顯示年、月、日、星期這些漢字，使得顯示不夠直觀，靈活。但是這種設(shè)計(jì)方案在顯示位數(shù)比較少時(shí)性價(jià)比比較高，價(jià)格便宜，方案二：米用LCD液晶顯不器顯不。而LCD液晶顯不則耗能少，能夠顯示年、月、日、星期等漢字，在顯示方面更加靈活，而且改變顯示時(shí)只要改變軟件設(shè)計(jì)就可以，不

6、用改變硬件電路的設(shè)計(jì)，易于電路的功能擴(kuò)展。電路的軟件設(shè)計(jì)也很簡單。另外，這種設(shè)計(jì)硬件更加簡潔。比較上述兩種方案可以看出方案二耗能少，顯示靈活，易于電路擴(kuò)展而且不管是軟件設(shè)計(jì)還是硬件設(shè)計(jì)都比較簡單，因此采用第二種設(shè)計(jì)方案。綜上所述，木設(shè)計(jì)采用獨(dú)立計(jì)時(shí)，引入時(shí)鐘日歷芯片DS1302的設(shè)計(jì)方案，顯不使用LCD液晶顯75。2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)整個(gè)電子時(shí)鐘系統(tǒng)電路可分為九大部分：控制模塊、程序下載模塊、復(fù)位電路模塊、晶振電路模塊、蜂鳴器電路模塊、通信電路模塊、吋鐘模塊模塊、顯示電路模塊、按鍵電路模塊。系統(tǒng)框圖，如圖2」所示。程序下載模塊—><—通信電路模塊復(fù)位

7、電路模塊—A控制模塊V—時(shí)鐘模塊模塊AT89C51晶振電路模塊->顯75電路模塊蜂鳴器電路模塊―A

8、920P1.0vccP1.1P0.0CAD0)P1.2PO1(AD1)P1.3P0.2(AD2)P1.4PO.3(AD3)P1.5PO4(.W4)P1