范文一:多功能电子时钟的设计
摘 要
多功能电子钟的设计其目的是在工频交流电的条件下实现准确计时, 并附加 整点报时, 定时闹叫等功能。 该电路主要由直流电源、 555震荡电路、 分频电路、 时分校正电路、 秒分时计数电路、 译码显示电路等几部分组成, 通过 555计时器 产生 1000Hz 脉冲信号后经过几级分频产生秒脉冲再经过计数和译码最终在数码 管上显示时间, 校正电路可以对分和时进行调节, 附加的整点报时电路可实现整 点报时功能。
目录
1 设计任务和要求????????????????????? 1 1.1设计任务?????????????????????? 2
1.2设计要求?????????????????????? 2
2 系统设计???????????????????????? 2 2.1系统要求?????????????????????? 2 2.2方案设计?????????????????????? 2
2.3系统工作原理???????????????????? 3
3 单元电路设计?????????????????????? 4 3.1 振荡电路?????????????????????? 4 3.1.1电路结构及工作原理??????????????? 4 3.1.2电路仿真???????????????????? 5 3.1.3元器件的选择及参数确定????????????? 5 3.2分频器电路 ????????????????????? 6 3.2.1电路结构及工作原理??????????????? 6 3.2.2电路仿真???????????????????? 7 3.2.3元器件的选择及参数确定????????????? 7 3.3时间计数器电路???????????????????? 8 3.3.1电路结构及工作原理???????????????
3.3.2元器件的选择及参数确定?????????????
3.4译码显示电路????????????????????
3.4.1电路结构及工作原理???????????????
3.4.2电路仿真????????????????????
3.4.3元器件的选择及参数确定?????????????
3.5校正电路??????????????????????
3.5.1电路结构及工作原理??????????????
3.5.2元器件的选择及参数确定?????????????
3.6整点报时电路???????????????????
3.6.1电路结构及工作原理???????????????
3.6.2元器件的选择及参数确定?????????????
3.7电源电路??????????????????????
3.7.1电路结构及工作原理???????????????
3.7.2元器件的选择及参数确定?????????????
4 系统仿真?????????????????????????
5 电路安装、调试与测试??????????????????? 5.1电路安装??????????????????????? 5.2电路调试??????????????????????? 5.3系统功能及性能测试?????????????????? 5.3.1测试方法设计????????????????????
5.3.2测试结果及分析???????????????????
6 结论???????????????????????????
7 参考文献?????????????????????????
8 总结、体会和建议????????????????????
9 附录?????????????????????????
1设计任务和要求
1.1设计任务
设计一个多功能电子钟使其能够准确显示时间且具有校时校分等基本功能。 1.2设计要求
基本要求
1、数字形式显示时、分、秒,在分和秒之间显示“:”,并按 1次 /秒的速 度闪烁;
2、每日以 24小时为一个记时周期;
3、有校正功能,能够在任何时刻对电子钟进行方便的校正;
4、电源:220V/50HZ的工频交流电供电;
(注:直流电源部分仅完成设计即可,不需制作,用实验室提供的稳压电源 调试,但要求设计的直流电源能够满足电路要求)
5、按照以上技术要求设计电路,绘制电路图,对设计的电路用 Multisim 或 OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真,用万用板焊接元器件,制作电路,完成调试、测 试,撰写设计报告。
发挥部分:
1、 有定时闹叫功能, 能够按照任意预先设置的时间闹叫, 驱动小型扬声器工 作,并要求在闹叫状态能够手动消除闹叫;
2、整点时刻通过扬声器给出提示。
2 系统设计
2.1系统要求
数字钟能将“ 时”,“分”,“秒”进行显示,计时周期为 24小时,显示 满刻度为 23时 59分 59秒,另外应有校时等附加功能。
2.2方案设计
一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、 “时”,“分”,“秒”计数器、 校时电路、报时电路和振荡器组成。图 1为电子钟原理框图。
2.3系统工作原理
秒脉冲信号发生器是整个系统的时基信号,用 555定时器构成的多谐振荡器 加分频器来实现。将标准秒脉冲信号送入“秒计数器”,“秒计数器”采用 60进制计数器,每累计 60秒发出一个“分脉冲”信号,该信号将作为“分计数器” 的时钟脉冲。 “分计数器” 也采用 60进制计数器, 每累计 60分钟, 发出一个 “时 脉冲”信号,该信号将被送到“时计数器”。译码显示电路将“时”、“分”、 “秒”、“星期”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码,通过七位 LED 七段显示器显示出来。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行
校对调整。 整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号, 然后去触 发一音频发生器实现报时。
3 单元电路设计 3.1 振荡电路
3.1.1电路结构及工作原理
振荡器电路由 555定时器构成的多谐振荡器组成,其结构图如图 2所示。 工作原理:如图 3所示, 将 555定时器的 VI1和 VI2相连接成施密特触发器, 然 后将 VOD 经 R2和 C 组成的积分电路接到施密特触发器的输入端即可构成多谐振 荡器。
图 1 电子钟原理框
图
分析得电容上的电压 VC 将在 VT+与 VT-之间往复振荡, VC 和 VO 的波形如图 4所示,由图 4中 VC 的波形求得电容 C 的充电时间 T1和放电时间 T2各为 T1=(R1+R2) Cln (VCC-VT+) /(VCC-VT-) =(R1+R2) Cln2 (3.1.1) T2=R2Cln(0-VT+)/(0-VT-)=R2Cln2 (3.1.2) 图 3 用 555定时器构成的多谐振荡器 图 4电压波形图
故电路的振荡周期为 T=T1+T2=(R1+2R2) Cln2 (3.1.3) 振荡频率为 f=1/T=1/(R1+2R2) Cln2 (3.1.4) 通过改变 R 和 C 的参数即可改变振荡频率。
3.1.2电路仿真
仿真电路如图 5所示
VCC
图 5 仿真电路
仿真结果如图 6所示。
仿真结果分析:时间轴比例为 2ms/Div,计算得频率为 1KHz
3.1.3元器件的选择及参数确定
1.555定时器的选择及参数确定:NE555是属于 555系列的计时 IC 的其中的一种 型号,其特点有:
1. 只需简单的电阻器、 电容器, 即可完成特定的震荡延时作用。 其延时范围广, 可由几微秒至几小时之久;
2. 它的操作电源范围极大, 可与 TTL,CMOS 等逻辑闸配合, 也就是它的输出准位 及输入触发准位,均能与这些逻辑系列的高、低态组合。
3. 其输出端的供给电流大,可直接推动多种自动控制的负载;
4. 它的计时精确度高、温度稳定度佳,且价格便宜。
NE555参数功能特性:
供电电压 4.5-18V
供电电流 3-6V
图 6 多谐振荡器输出脉冲波形
输出电流 225mA
上升 /下降时间 100ns
2. 电容选择及参数确定:C1选 100nF , C2选 10nF
3. 电阻选择及参数确定:R2选 5.1K, 由式(3.1.4)计算得到 R1=4K
3.2分频器电路
3.2.1电路结构及工作原理
分频器电路结构如图 7所示。
工作原理:分频器电路将 1KHz 的高频方波信号经 3级计数器 74LS160分频后 得到 1Hz 的方波信号供秒计数器进行计数,分频器实际上也就是计数器。
3.2.2电路仿真
电路仿真图如图 8所示。
振荡电路经过三片 74LS160分频后依次产生频率为 100Hz 、 10Hz 、 1Hz 的脉冲 信号, 其一级分频 (即经过一片 74LS160产生 100Hz 的脉冲信号) 仿真结果如图 9所示。
仿真结果分析:时间轴比例为 10ms/Div,计算得一级分频所得频率为 100Hz. 图 7 分频器电路图
图 8 分频器电路仿真图
图 9 一级分频仿真结果
3.2.3元器件的选择及参数确定
74LS160的选择:选用 HD74LS160其管脚分布如下图所示
图 10 74LS160管脚分布
引出端符号:
TC 进位输出端
CEP 计数控制端
Q0-Q3 输出端
CET 计数控制端
CP 时钟输入端(上升沿有效)
/MR 异步清除输入端(低电平有效)
/PE 同步并行置入控制端(低电平有效)
极限值:
电源电压 ------------------------------------------------7V
输入电压
54/74160-----------------------------------------5.5V
54/74LS160---------------------------------------7V
CEP 与 CET 间电压
54/74160-----------------------------------------5.5V
工作环境温度
54×××------------------------------ -55~125℃
74×××------------------------------------0~70℃
贮存温度 -------------------------------------- -65~150℃
推荐工作条件:
CT54160/CT74160 CT54LS160/CT74LS160
3.3时间计数器电路
3.3.1电路结构及工作原理
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、 分个位和分十位计数器、 时个位和 时十位计数器及星期计数器电路构成, 其中秒个位和秒十位计数器、 分个位和分 十位计数器为 60进制计数器,时个位和时十位计数器为 24进制计数器。
1.60进制计数器电路如图 11所示
U2
74LS160N
U6A 74LS00D
5V
图 11 六十进制计时器电路
60进制计数器仿真电路如图 12所示
图 12 60进制计数器仿真电路
结果分析:由仿真电路图可知可由两片十进制计数器构成一个 60进制计数器
2.24进制计数器电路如图 13所示
U7
图 13 二十四进制计数器电路
24进制计数器电路仿真电路如图 14所示
结果分析:由图可知,由两片十进制计数器可产生一个 24进制计数器。
3.3.2元器件的选择及参数确定
74LS160的选择:选用 HD74LS160
3.4译码显示电路
3.4.1电路结构及工作原理
译码显示电路原理图如图 13所示
电路由译码器集成电路 CD4511、共阴极 LED 数码管组成。计数器 74LS161输 出的为四位二进制数,经译码电路译码输出端控制 LED 管显示十进制数 0~9。 译码显示电路选用 BCD-7段锁存译码/驱动器 CC4511。 七段显示数码管的外 部引线排列如图 14所示:
图 13 译码显示电路原理图
图 14 七段显示数码管的外部引线排列图
CD4511 是一个用于驱动共阴 LED 显示器的 BCD 码—七段码译码器,其 引脚如图 15所示:
图 15 CD4511引脚图
其功能介绍如下:
BI :当 BI=0 时,不管其它输入端状态如何,七段数码管均处于熄灭状态, 不显示数字。
LT :当 BI=1, LT=0 时, 不管输入 DCBA 状态如何, 七段均发亮, 显示 “ 8” 。 它主要用来检测数码管是否损坏。
LE :使能控制端,当 LE=0时,允许译码输出。
DCBA :为 8421BCD 码输入端。
abcdefg :为译码输出,输出为高电平。
CD4511的 EI 、 LI 端接高电平, LE 端接低电平, 输入端 D 、 C 、 B 、 A 接 74LS161的输出端 Q A 、 Q B 、 Q C 、 Q D 。,其输出端 a~f接数码管。
3.5校正电路
3.5.1电路结构及工作原理
校正电路原理图如图 16所示
电路结构:校正电路由两个单刀单掷开关 S1、 S2, 一个单刀双掷开关 S3, SR 锁存器, 两个与非门, 两个异或门以及限流电阻等器件组成。 结构图如图 7所示。 工作原理:该电路实现了对分和秒的校正,当开关 S1闭合 S2打开时, S3每 开合一次分个位加 1,实现了 00分到 59分的调节;同理当开关 S1打开 S2闭合 时, S3每开合一次时个位加 1,实现了 00时到 24时的调节。
5V
秒十位清零信号
分十位清零信号 时个位时钟信号
图 16 校正电路原理图
3.5.2元器件的选择及参数确定
1. 两输入与非门 74LS00:选用 SN74LS00,其管脚图如图 17所示
图 17 SN74LS00管脚图 其功能表如图 18所示
图 18 74LS00功能表
2. 两输入异或门 74LS86:选 86用 HD74LS86,其管脚分布如图 19所示
图 19 74LS86管脚分布图
其功能表如图 20所示
图 20 74LS86功能表
3. 两个单刀单掷开关,一个单刀双掷开关
4. 四个电阻均为 10K
3.6整点报时电路
3.6.1电路结构及工作原理
整点报时电路结构图如图 21所示
分 十 位 和 分 个 位 输 出
图 21 整点报时电路结构图
3.6.3元器件的选择及参数确定
1.蜂鸣器
2.三极管 S8050
3.六输入与门:由两个三输入与门相与而成,选择芯片 SN74LS21,其管脚排列 如图 22所示
图 22 74LS21管脚分布图
3.7电源电路
3.7.1电路结构及工作原理
图 23 5V稳压电源电路图
如图 23所示电路为输出电压 +5V、输出电流 1.5A 的稳压电源。它由电源变 压器 B ,桥式整流电路 D1~D4,滤波电容 C1、 C3,防止自激电容 C2、 C3和一只 固定式三端稳压器 (7805)极为简捷方便地搭成的。 220V交流市电通过电源变压 器变换成交流低压,再经过桥式整流电路 D1~D4和滤波电容 C1的整流和滤波, 在固定式三端稳压器 LM7805的 Vin 和 GND 两端形成一个并不十分稳定的直流电 压 (该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化 ) 。 此直流 电压经过 LM7805的稳压和 C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、 稳定 度好的直流输出电压。本稳压电源可作为电子钟电路的电源。
3.7.2元器件的选择及参数确定
1. 二极管 D1-D4
2. 电容 C1=2200uF C2, C4=0.1uF C3=100uF
3. 三端稳压器 S7805,其管脚如图 24所示
图 24 7805管脚分布图
4系统仿真
多功能电子钟的整体仿真电路如图 25所示
N D
D
5 电路安装、调试与测试
5.3系统功能及性能测试
5.3.1测试方法设计
5.3.2测试结果及分析
6 结论
7 参考文献
高等教育出版社 阎石主编的《数字电子技术基础(第五版)》
中南大学出版社 孙胜麟 郭兆南主编的《电子技术基础实验与仿真》
8 总结、体会和建议
前一个星期 , 我主要是设计自己的电路图并仿真。 我首先将自己的电路设计 分成了 3个大的模块,一是数字钟的计时功能,二是数字钟的报时功能,三是数 字种的校时功能模块 。 然后根据自己所掌握的知识集合老师推荐的参考资料, 逐 次设计没个部分的电路。计时功能主要用 74LS160构成 60进制和 24进制,至 于报时则要要把符合要求的时刻信号输入给相关器件 , 让它在老师所要求的时刻 让灯泡亮灯,校时系统就是要在随意时刻让电路产生进位信号,对分、时进行调 节,使数字钟显示系统与标准时间相同。在这样的思路下,我设计出数字电子钟 的电路 , 虽然在防真过程中出现一些问题, 不过在计划时间内我此次设计的第一 步电路仿真成功。
第二星期主要任务就是根据自己正确的仿真图来连接实物图 。 我一开始以为 依葫芦画瓢是一件很容易的事, 但是当我自己亲自接线时出现了一些问题,比 如实验实物接线面板小不方便接线 , 接线的针脚孔太密不易操作, 线与孔之间的 接触不良等等。在接实物图时,出线好几次故障,而自己反复检查发现接线没出 问题,可是找不到故障原因,重新接线后,实验效果跟自己预期效果一样,我觉 得这是实验接线接触不良而导致的结果 。 就这样和自己小组同学的毅力坚持下, 最终是我们的实物连接图连接成功。
通过整个电路设计与制作的整个过程 , 掌握了对电子钟的一些简单的基本的 设计,组装与调试方法。熟悉了 TTL 系列中、小规模集成电路的使用。
这一次课程设计教会了我在以后的学习和工作中要养成严谨 、 耐心的工作态 度,遇到困难要主动出击,而不是坐着等人指导。
通过理论与实际的相结合 , 进一步深入的体会到一种学习的方法, 特别是对 电子设计方面。首先,要明确总体的设计方案与方法;其次,对各个部分进行设 计与改进;最后,将各个部分整合到一起进行比较、观察。
此次数字电子课程设计有利于培养我们对电子设计的兴趣 , 是一次很好的理 论与实际的相结合,希望有更多机会接触这些课程设计。
9 附录
21
范文二:多功能电子时钟的设计
电子技术(下)课程设计
题目名称:多功能电子时钟的设计
院系名称:
班 级:
学 号:
学生姓名:
指导教师:
2011年
- 0 -
目 录
目录 ...........................................................................................................................1
课程设计任务书 ........................................................................................................2
中文摘要 ...................................................................................................................3 Abstract ....................................................................................................................4 绪论 ...........................................................................................................................5 一、 多功能电子时钟的设计...................................................................................5 1 技术指标 ...............................................................................................................5 2 基本原理 ...............................................................................................................6
3 单元模块设计 ........................................................................................................6
3.1 脉冲产生及分频电路 ................................................................................6
3.2 秒分时电路设计 .......................................................................................7
3.2.1 秒与分计数电路的连接 ..................................................................7
3.2.2 时计数电路的连接 ..........................................................................8
3.2.3 元器件的选择 ..................................................................................8
3.3 译码电路显示 ...........................................................................................8
3.4 校时电路 ...................................................................................................9 4 电子时钟的调试与功能 ......................................................................................9 二、设计总结 ............................................................................................................9 三、 参考文献 ........................................................................................................10 附录一:工具清单 ....................................................................................................10 附录二:元器件清单 ................................................................................................11 附录三:主要元器件的引脚图和功能表 .................................................................12
附录四:面包板连接图 ............................................................................................14
电子技术(下)课程设计任务书
- 1 -
姓名 学号 学院 电子信息学院 班级
题 目 电子技术课程设计
1、基本部分
1)、由振荡电路产生秒脉冲信号;
2)、经分频电路、计数电路、译码电路,由数码管显示;
3)、秒和分电路为60进制,小时电路为24进制; 设计任务
2、发挥部分
1)、可以增加校正电路,对秒、分、小时进行校对;
2)、可以增加报时电路,整点前进行“四低一高”报时;
总体时间为1周;
星期一上午:讲解;
星期一下午:理解电路原理;
时间进度 星期二上午:发放元器件和工具,设计电路和连线;
星期四上午:验收电路;
星期日之前:上交课程设计报告;
[1] 康华光。电子技术基础 数字部分(第五版)。北京:高等教育
出版社,2006; 主要
[2] 康华光。电子技术基础 模拟部分(第五版)。北京:高等教育
出版社,2006; 参考文献
[3] 电子技术(下)实验指导书,电子技术课程组 自编,2011;
摘 要
- 2 -
多功能电子时钟实际上是一个标准频率1HZ进行计数的计数电路。多功能电子时钟是采用数字电路实现“时”“分”“秒”数字显示的计时装置。具体实现为:振荡器产生稳定的高频脉冲信号,作为数字钟的时间基准,再经分频器输出标准秒脉冲 ;秒计数器计满60后向分计数器进位;分计数器计满60后向小时计数器进位;小时计数器按照24进制计数。计时出现误差时可以用校时电路进行校时、校分、校秒。扩展电路必须在主体电路正常运行的情况下才能进行功能扩展,安装,调试。 关键词:多功能电子时钟;脉冲;分频;计数;
- 3 -
Abstract
Multifunctional electronic clock is actually a standard frequency 1 HZ to count the count of a circuit. Multifunctional electronic clock is the digital circuit implementation "" "points "" second" digital display timer device. The high-frequency pulse oscillator generates a steady signal, as a digital clock time benchmark, then the prescaler standard second pulse output; Seconds counter plan full 60 to points after counter carry; Counter plan full 60 points to the hours after counter carry; Hours into the system in accordance with 24 counter count. Timing error in school appear when the circuit, the school, the school to seconds points. Expansion circuit in the main circuit must be the normal operation of the cases can function expansion, installation, commissioning.
Key words:Multifunctional electronic clock;pulse;Points
frequency;count;
- 4 -
绪论
随着电子技术的不断发展,数字电子技术在设计中所体现出来的优势越来越明显,它不仅是电子信息类专业的一个重要部分,而且在其它类专业工程中也是不可缺少的。报警电路、时序控制电路作为子系统的应用,发展更是迅速,已成为新一代一些电子设备不可缺少的核心部件,其现实生活中的运用也是非常普遍和广泛。
数字钟是一个将“ 时”,“分”,“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时,显示满刻度为23时59分59秒,另外应有校时功能和、报时、整体清零等附加功能。干电路系统由秒信号发生器、时、分、秒计数器,译码器及显示器,校时电路,整体清零电路,整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号,它直接决定计时系统的精度,一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。秒信号产生器将标准秒信号送入“秒计数器”,“秒计数器”采用60进制计数器,每累计60秒发出一个“分脉冲”信号,该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器,每累计60分钟,发出一个“时脉冲”信号,该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器,可实现对一天24小时的累计。计数器用的是CC4518。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码,通过六位LED七段显示器显示出来。
集成数字电子计时器的设计过程中,组成其电路的核心部分是几个电路的设计以其几种芯片功能应用,其中主要包括:脉冲产生电路,分频电路,计数电路,译码电路,校时电路,显示电路等。电子技术的发展促使这些电路被广泛的应用到一系列电子设备当中,时序控制电路也成为数字电子电路设计和制作过程中不可缺少的部分,并且设计简单,易于操作,可靠性好的优点。
对多功能电子时钟的设计的目的是为了更好的掌握几种芯片的工作原理,学会其电路的设计与主要性能参数测量方法以及掌握电子线路系统的装试和调试技术。本次设计分为四个主要步骤:
一 :构思和设计分频电路,校时电路和译码电路。
二:根据设计要求和选择的电路通过计算选择元器件和参数,并准确无误的设计好要设计的电路原理图。
三:在面包板上根据设计电路原理进行元器件的电路安装和精细的调试。
四:在安装好的电路板上进行时钟功能的测试。
多功能电子时钟的设计
1 技术指标
?基本部分:1、由振荡电路产生标准秒脉冲信号;
2、经分频电路、计数电路、译码电路后由数码管显示数字;
3、秒和分为60进制,小时为24进制;
?发挥部分:1)可以增加日期电路,周为七进制;
2)可以增加校时电路,对秒分时进行校对;
3)可以增加报时电路,在整点之前进行“四低一高”报时
- 5 -
2 基本原理
多功能电子时钟实际上是一个标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。多功能电子时钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具体实现为:用石英晶体振荡器或555振荡器产生1秒的标准“秒”信号;设计60进制计数器,即60秒累计为一分;同样设计,60分为1小时,并以24小时为一计时周期;各自引到显示器能显示“时”、“分”、“秒”;具有整点报时功能,要求报时声音四低一高,最后一响为整点;由于计数的起始时间不可能与标准时间(北京时间)一致,故需在电路上加一个校时电路,同时标准的1Hz时间信号必须做到标准稳定。如果数字时钟走时有误差,应有校时电路校正;通过本课程设计,使学生巩固和加强“数字电子技术”课程的理论知识;掌握电子电路的一般设计方法,并了解电子产品研究开发过程;基本掌握电子电路安装和调试的方法,培养独立分析问题和解决问题的能力以及创新能力和创新思维。
下图所示为多功能电子时钟的一般构成框图。
译码显示器
? ? ? ? ?
分计数器 秒计数器 时计数器
校 时报 时 振荡器 多 级 电 路 电 路 分频器
3单元模块设计
3.1脉冲产生及分频电路
秒信号发生器主要有晶体振荡器和分频器电路组成。
(1) 晶体振荡器电路
晶体振荡器电路给数字电路提供一个频率稳定准确的32768H的方波信号,可Z
保证数字电子钟的走时准确及稳定。
(2) 分频器电路
15分频器电路将32768H的高频方波信号经32768(2)次分频后得到1H的方ZZ波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也是计数器。分频器主要是由CC4060和触发器组成.
- 6 -
(3)CC4060与74HC74的连接
(4)器件选择
脉冲产生电路:电容选择27PF、石英晶体振荡器、电阻 22M、CC4060 分频电路:选择逻辑器件双D触发器74HC74
3.2秒分时电路设计
时间计数单元有“时”计数、“分”计数、“秒”计数三个部分组成。
“ 分”计数和“秒”计数单元为60进制计数器,需要两位十进制计数器,可以先级联100进制,再找出归零信号实现60进制。可以直接用归零信号作为“秒”向“分”或者“分”向“时”的进位信息。“时”计数单元应为24进制计数器。
3.2.1秒与分计数电路的连接
- 7 -
3.2.2时计数电路的连接
3.2.3元器件的选择
逻辑器件选择:双十进制同步计数器CC4518
四2输入与非门CC4011
六反相器 74HC04
3.3译码显示电路
“时”“分”“秒” 计数器的书输出信号,需要经过译码显示电路。所用的数码管为共阴数码管,所以两个com端都接地。为防止电流过大了加几百欧的限流电阻。
译码显示电路如下
- 8 -
频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元输入端,校正好后,再转入正常计数状态即可。
3.4校时电路
4电子时钟的调试与功能
组装电子钟,注意,器件管脚的连接一定要准确,“悬空端”、“清0端”、“置1端”要正确处理,调试步骤和方法如下:
(1)可以先将系统划分为振荡器、计数器、分频器、译码显示等部分,对它们分别进行设计与调试。
(2)各部件设计安装完毕后,用示波器观察石英晶体振荡器的输出频率 (3)将晶振输出的脉冲信号送入分频器,用示波器观察分频器的输出频率是否达到设计要求。
(4)将频率为1Hz的标准秒脉冲信号分别送入秒计数器。
如果出现问题,就要仔细检查电路看是哪出现了问题。这个过程一定要仔细,不能急。步步为营,一个模块一个模块的排查。当检查没有错误时,这个电子时钟也就做好了。
设计总结
通过本次实验对数电知识有了更深入的了解,将其运用到了实际中来,明白 了学习电子技术基础的意义,也达到了其培养的目的。在实验中,我也遇到了很多挫折,不过我都和同伴一一克服了,大家齐心协力解决了问题,使我明白了和 他人共同合作的重要性。在以后的道路上我们也必须深刻认识到团队合作的精 神,投入今后的发展之中。由于在做电路设计时我和同伴都比较仔细和认真,在电路设计好时,很快就得到了想要的结果,这是美中不足。但是我和
- 9 -
我的同伴并没有做完后就离去,而是帮助别人检查错误的电路,在帮助别人时我们知道了许多错误是可以犯的,比如说,线路连错,少线的情况等等,最难查找的是有位同学的一根线中间断掉。由于我们的努力得到了老师的表扬,很欣慰。
参考文献:
[1]康华光 电子技术基础 数字部分(第五版)。北京:高等教育出版社,2006; [2]康华光 电子技术基础 模拟部分(第五版)。北京:高等教育出版社,2006; [3] 电子技术(下)实验指导书,电子技术课程组 自编,2011.
附录一
使用工具清单
+5V电源
镊子 1
钳子 1
万用表 1
面包板 1
导线 若干
- 10 -
附录二
数
功能 器件类型、型号及参数
量
CC4060 1
晶振(32768Hz) 1 振荡器部电阻:22M, 1 分
电容:27pF 1
电容:27pF 1
分频电路 74HC74 1
74HC4518 4
计数电路 74HC04 1
CC4011 1
译码电路 74HC4511 6
限流电阻 1
显示电路
数码管(共阴极) 6
校时校分 CC4011 1 电路
- 11 -
附录三
- 12 -
- 13 -
附录四
- 14 -
范文三:多功能电子时钟的设计
4.1 多功能电子时钟的设计
一、技术指标
1.设计一台能准确计时,以十进制数形式显示“时”、“分”、“秒”的多功能电子时钟钟;
2.小时为24进制,分和秒均为60进制;
3.有校时功能,可以分别对“时”、“分”信号进行单独校对;
4.能整点报时。要求报时声为四低一高,最后一响为整点。
二、基本原理说明
多功能电子时钟实际上是一个对标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。多功能电子时钟是采用数字电路实现“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。具体实现为:用石英晶体振荡器或555振荡器产生,秒的标准“秒”信号;设计60进制计数器,即60秒累计为1分;同样设计,60分为1小时,并以24小时为一计时周期;各自引到显示器能显示“时”、“分”、“秒”;具有整点报时功能,要求报时声音四低一高,最后一响为整点;由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1Hz时间信号必须做到准确稳定。如果数字钟走时有误差,应由校时电路校正;通过本课程设计,使学生巩固和加强“数字电子技术”课程的理论知识;掌握电子电路一般的设计方法,并了解电子产品研制开发过程;基本掌握电子电路安装和调试的方法;培养独立分析问题和解决问题的能力以及创新能力和创新思维。
通常使用石英晶体振荡器电路或555定时器构成多功能电子时钟。图 4-1所示为多功能电子时钟的一般构成框图。
译码显示器
时计数器分计数器秒计数器
报时校时多级振荡器电路电路分频器
图4-1 多功能电子时钟原理框图
1.振荡器
555定时器可接成多谐振荡器,多谐振荡器也称无稳态触发器,它没有稳定状态,同时毋须外加触发脉冲,就 V电源R复位CC D
(8)(4)能输出一定频率的矩形脉冲
(自激振荡)。用555实现 5kW(5)u控制电压IC+多谐振荡,需要外接电阻R, 1&C1_(6)u阈值输入I1RR和电容C,并外接+5V的 2G5kWuO直流电源。选用合适的参数, &1_S&(3)C2(2)使555定时器给数字钟提供 +u触发输入I2
5kW(7)放电端u′OT
(1)
图4-2 (a)555内部结构电路图
一个频率稳定准确的1k,z
的方波信号,可保证数字钟
的走时准确及稳定。555定
时器的内部结构电路图、外
部接线图、及波形图, uuco
如图4-2(a)、(b)、(c)所示: uCV2CCuCVCC 3V2CCVCCR113VCC84R311 V7CC8433O 7tuRO263555OtuRO 26555uOuC5uO2u C512C 10.01μFttPHCPL0.01μFttPHPL
O t Ot
图4-2 (b) 555外部接线图 图4-2 (c) 及波形图 uuco
21第一个暂稳状态的脉冲宽度,即从充电上升到所需的时间: VUutCCCCcPH33
t,0.7(R,R)CPH12
21第二个暂稳状态的脉冲宽度,即从放电下降到所需的时间: UUutCCCCcPL33
t,0.7RCPL2
振荡周期: T,t,t,0.7(R,2R)CPHPL12
11.43f,,振荡频率: T(R,2R)C12
为得到1k,z的方波信号可选择:、、。 R,5.1kWR,4.7kWC,0.1,F12
2.分频器
因为555定时器产生的标准时间信号频率很高(1k,z),为了得到,,z的秒信号输入,需要对振荡器的输出信号进行分频。通常是用计数器来实现分频的,可采用多级十进制计数
3器来实现。例如:1k,z的振荡信号分频为,,z的分频倍数为1000(10),即实现该分频功能需要3级十进制计数器,只需将低位的Q和高位的CP相连即可,如图4-3。实验室常3
用的十进制计数器有74LS90,CD4518等。
Q0(0)(500Hz)
Q3(2)(1Hz)十进制3(0)(100Hz)Q十进制十进制Q3(1)(10Hz)CP0(1KHz) 计数器计数器计数器(1)1(100Hz)2(10Hz)CPCP(2)(0)
图4-3 分频电路框图
注意:若采用74LS90,需先将74LS90接成十进制计数器;若采用CD4518来实现,
在仿真时,建议采用其上升沿计数脉冲,否则易出问题。实际接线时为减少接线可采用下降沿脉冲。
3.计数器
时间计数单元由“时”计数、“分”计数和“秒”计数三个部分组成。
“分”计数和“秒”计数单元为60进制计数器,需要两位十进制计数器,可以先级联成100进制,再找出归零信号实现60进制。
可以直接用归零信号作为“秒”向“分”或者“分”向“时”的进位信息。
“时”计数单元应为24进制计数器,和“分”计数和“秒”计数一样,都是按自然态序计数,所以组成“时”计数器的两个十进制计数器必须先级联为100进制,再找出归零信号实现24进制。
4.译码显示电路:
“时”“分”“秒”计数器的输出信号,需要经过译码显示电路,实验室可选用的译码所有73LS247、74LS248、CD4511—BCD七段译码器,其功能如表4-1所示。
实验室常选用的示器件为半导体数码管,或称LED数码管。
(1).共阳数码管的两个com端都接Vcc;
(2).共阴数码管的两个com端都接地。
74LS248、CD4511的输出为高电平有效,因此需要采用共阴数码管,为防止电流过大,可加几百欧的限流电阻。
注意:在仿真时要将显示译码译码器或(第5引脚)接为高电平,在实际接线RBIEL
时应接为低电平。
表4,1 74LS248 / CD4511功能表
输 入 输 出 十进制 字 BI或功能 型 D C B A a b c d e f g RBILT
0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0
1 × 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0
2 × 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1
3 × 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1
4 × 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1
5 × 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1
6 × 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1
7 × 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
8 × 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
9 × 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1
消 隐 × × × × × × 0 0 0 0 0 0 0 0
消 零 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
灯测试 × 0 × × × × 1 1 1 1 1 1 1 1
5.校时电路
当重新接通电源或走时出现误差使得多功能电子时钟的指示数值同实际时间不相符时,应予以校准(或对表)。通常,校正时间的方法是:首先截断正常的计数通路,然后再进行人工触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端,校正好后,再转入正常计时状态即可。
校“时”电路的基本原理就是将“秒”信号直接引入“时”计数器,切断“分”向“时”的进位信息,让“时”计数器快速计数,在“时”计数器达到正确的数字后,再切断“秒”信号,让“时”计数器恢复正常工作。
在校“时”时,“分”和“秒”计数器可以设置为停止计数也可以选择直接清零。校“分”
电路也是按此方法让“秒”信号直接送入“分”计数器的计数脉冲。这样, 可使 “分”计数其快速计数。
要求:
1.“秒”计数器停止计数或清零;
2.“分”计数器不能向“时”计数器送进位信息。
校“时”、校“分”简单参考电路如图4-4所示:
图4-4 校“时”、校“分”简单参考电路
6.整点报时电路
多功能电子时钟显示整点时能及时报时, 表4-2 整点报时“秒”个位的状态 每当“分”和“秒”计数器计数到59分51秒
时,驱动音响电路,在十秒钟内自动发出5次
鸣叫声,要求每一秒鸣叫一次,每次叫声持续
一秒,而且前四声低最后一声高,以最后一
声高音结束的时刻为整点时刻。
设4声低音(约500Hz)分别发生在59分
51秒、53秒、55秒及57秒。最后一声高音
(约1kHz)发生在59分59秒,它们的持续
时间均为1秒。由右表4-2可得:
“分”十位输出Q 和Q,“分”个位 2m20m2
输出Q和Q,“秒”十位输出Q 和Q, 3m10m12S20S2
“秒”个位输出Q均为“1”时,才会驱动 0S1
音响电路。但根据“秒”个位计数器最高位
输出的不同,驱动有音响电路的信号有所不
同,如下:
,Hz信号驱动音响,0500 Q,,3S1,Hz信号驱动音响110000,
报时部分参考电路如图4-5所示:
图4-5 整点报时参考电路
数字钟原理图
L6L6L5L4L3L2L10.50.50.50.50.50.5U1C189C2051+50.1μF118RSTP16U317P15AT24C0216+5P141518P13A0VCC111426P37P12A1SCL91335LED4LED3LED2LED1P35P11A2SDA1247P10GNDWP2RXD63P32TXDU2719D1P33P178HT1380+51N4148P3485VDDRST46GNDI/OXT17CLK51N41481NCX12U4U5XTD274HC16474HC24412MHzXT213218AQ0XT24C5C41A11Y124E416BQ133pF33pF1A21Y232.768KHzX2533.6V614Q2C2C31A31Y386812CLKQ35pF5pF1A41Y41011Q42A111139Q52A22Y112+5157Q62A32Y2913175MRQ72A42Y33PWR2Y41C6C7C8C9C101G190.1μF0.1μF0.1μF0.1μF0.1μF2GSPK1K2K3K4K5K6K7R110K
元件清单
序号 名 称 说 明 数量
芯片及插座 1 89C2051(双列直插) 1
芯片及插座 2 HT1380 1
芯片及插座 3 AT24C02(双列直插) 1
芯片及插座 4 74HC164(双列直插) 1
芯片及插座 5 74HC244(双列直插) 1 6 5V蜂鸣器 1
键 7 7 8 10K电阻 1 9 0.5英寸共阳极红色数码管(双位) 3 10 Φ3红色发光二极管 4 11 32768Hz手表晶振 1
半高 12 12MHz手表晶振 1 13 33pF瓷片电容 2 14 5pF瓷片电容 2 15 0.1μF独石电容 6 16 通用PCB板 1
范文四:多功能电子时钟设计
电子技术(上)课程设计
题目名称:多功能电子时钟的设计 院系名称:电子信息学院
班 级:信息102
学 号:201000484210 学生姓名:衡佳音
指导教师:李玉魁、熊安然
2011年12月
1
中原工学院电子技术课程设计
中 原 工 学 院
电子技术(上)课程设计任务书
姓名 衡佳音 学号 201000484210 学院 电子信息学院 班级 信息102
题 目 多功能电子时钟的设计
1、基本部分
1)、由振荡电路产生秒脉冲信号;
2)、经分频电路、计数电路、译码电路,由数码管显示;
3)、秒和分电路为60进制,小时电路为24进制; 设计任务
2、发挥部分
1)、可以增加校正电路,对秒、分、小时进行校对;
2)、可以增加报时电路,整点前进行“四低一高”报时;
总体时间为1周;
星期一上午:讲解;
星期一下午:理解电路原理;
时间进度 星期二上午:发放元器件和工具,设计电路和连线;
星期四上午:验收电路;
星期日之前:上交课程设计报告;
[1] 康华光。电子技术基础 数字部分(第五版)。北京:高等
教育出版社,2006;
[2] 康华光。电子技术基础 模拟部分(第五版)。北京:高等主要
教育出版社,2006; 参考文献
[3] 电子技术(下)实验指导书,中原工学院电子技术课程组
自编,2011;
2
中原工学院电子技术课程设计
摘 要
课程设计时是专业继续忽课程,是重要的实践教学环节。本课程设计的基础任务是着重提高学生在数字集成电路应用方面的实践技能,树立严谨科学的作风,培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。
本设计主要设计了一个基于面包板的电子时钟显示电路,并在数码管上显示相应的时间。电子时钟有秒显示,分显示,和小时显示,即日期显示。同时具有秒、分、时的校时电路。同时具有正电报时功能,报时声音为四低一高,最后一声为整点。该电子时钟功能齐全,计时准确,效果真实。
关键词:课程设计;多功能电子时钟;计时电路;面包板;
3
中原工学院电子技术课程设计
Abstract
Course design is a professional continue to suddenly course is an important practical teaching link. The course is designed based on the task is to improve students' in digital integrated circuit application of practical skills, sets up the strict scientific style, training students' comprehensive theoretical knowledge solution actual problem ability.
This design main design based on bread plate electronic clock display circuit, and in the digital display on the corresponding time. Electronic clock has a second show, points
shows, and hours show, which date to show. At the same time a second, and points of school, when circuit. At the same time a charged to strike the function, tell time for four high voice low, the final out for on the hour. The electronic clock function to be complete, accurate timing, the effect is real.
Key word热点;curriculum design、Electronic Clock、timing 、bread board.
4
中原工学院电子技术课程设计
目 录
中文摘要
Abstract
目录
1 第一章
绪论 .....................................................................................................................1
1.1.1设计思路 ...............................................................................................1
1.1.1设计效果 ...............................................................................................1
1.2 课程设计目的 ...........................................................................................1 2 第二章 .................................................................................................................2
2.1 设计目的 ...................................................................................................2
2.2 设计内容 ...................................................................................................2
2.3 设计原理说明 .........................................................................................2
3 第三章 .................................................................................................................2
3.1 单元模块设计 ...........................................................................................3
3.1.1 脉冲产生电路 ......................................................................... …...3
3.1.2分频器 ............................................................................................. .3
3.1.3计数器 ........................................................................................ .3
3.1.4 显示译码电路 ............................................................................ …5
3.2 各单元模块的相互连接 ............................................................................6 4 第四章 .................................................................................................................6
4.1 调试方法 ...................................................................................................6
4.2 调试内容 ...................................................................................................7
4.2 实现功能 ...................................................................................................8 5 设计总结..............................................................................................................9
5.1 收获体验 ...................................................................................................9
5.2 意见建议 ...................................................................................................10 附录一:工具清单 ....................................................................................................10 附录二:元器件清单 ................................................................................................11 附录三:主要元器件的引脚图和功能表 .................................................................12
5
第一章
1 绪论
本课程是专业基础课程,课程设计是重要的时间教学环节。本课程设计的基本任务是着重提高学生在数字集成电路的应用方面的实践技能,树立严谨科学的作风,培养学生综合应用能力。学生通过电路设计、安装、调试、整理资料等环节,初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能,逐步熟悉科学实践程序和方法。
通过课程设计个实践环节的实践,我学会了自己分析、找出问题的方法。对设计中遇到的问题,能独立思考,查阅资料,寻找答案;掌握了一些测试电路的基本方法,独立解决实践中出现的问题。
1.1 设计课题(多功能电子时钟显示电路)
1.1.1 设计思路
用逻辑器件CC4060构成脉冲产生电路,获得1HZ的标准秒信号。用逻辑器件HC4518进行级联构成60进制计数器,将秒计时电路的最高位作为分计时电路的CP输入,同样用CC4060级联构成60进制计数器。将分计时电路的最高位作为时计时电路的CP输入,由CC4060构成24进制计数器,构成小时计数电路。将计数电路的输出,输入到HC4511进行译码,将译码输出信号接入七段显示器进行计时输出。 1.1.2 设计效果
设计的最终电路为多功能电子时钟。该时钟可以准确计时间,六十秒为一分,六十分为小时(小时为24进制)。电子时钟具有,校时功能,在计时不准时可以分别对秒、分、时进行校准。具有日期功能可以显示星期一到星期日。具有整点报时功能,在整点时可以进行报时,报时声音为四滴一高,最后医生为整点。 1.2课程设计目的
通过严格的科学训练和工程设计实践,树立严谨认真、一丝不苟、实事求是的科学作风,并培养学生具有一定的生产观、经济观及团结协作的精神。
1
中原工学院电子技术课程设计
第二章
一、设计目的:
1.熟悉集成电路的引脚排列;
2.掌握各芯片的逻辑功能和使用方法;
3.了解面包板结构及其接线方法;
4.了解设计目的组成及工作原理;
5.熟悉设计题目的设计与制作;
二、设计内容:
1.设计一台准确计时,以十进制数显示"时",”分”,”秒”的多功能电子时钟: 2.小时为24进制,分和秒均为60进制:
3.有校时功能,可以分别多对”时”,”分”信号单独校对:
4能正点报时.要求报时为四低一高,最后一声为整点.
三、基本原理说明:
多功能电子时钟实际上是一种对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。多功能电子时钟是采用数字电路实现“时”,“分”,“秒”数字显示的计数装置。具体实现为:用石英晶体振荡器或者555振荡器产生1秒的标准“秒”信号:设计60进制计数器,既60秒累计为一分:同样设计,60分为以小时,并以24小时为一个计数周期:各自引到显示器能显示“时”,“分”,“秒”:具有整点报时功能,要求报时声音四低一高,最后一声响为整点:由于计数的起始时间不可能与标准北京时间一致,故需要在电路上加一校时电路,同时标准的1HZ信号必须做到准确稳定。如果数字钟走时有误差,应由校时电路校正;通过本课程设计,使学生巩固和加强“数字电子技术”课程的理论知识;掌握电子电路的一般设计方法,并了解电子产品开发过程;基本掌握电子电路的安装和调试方法;培养独立分析问题和解决问题的能力以及创新能力和创新思维。
通常使用石英晶体振荡电路或555定时器构成多功能电子时钟。 第三章:
2
中原工学院电子技术课程设计
1( 振荡器
此次设计用cc4060作振荡电路的逻辑器件,其引脚图和功能表如下:
2.分频器
应用74HC74进行分频为了得到1HZ的秒信号输入,需要对振荡器的输出信
号进行分频。
3
中原工学院电子技术课程设计
3.计时器
时间计时单元由“时”计数、“分“计数和“秒”计数三部分组成。
“分”计数和“秒”计数单元为60进制计数器,需要两位十进制计数器,可以先级联成100进制,再找出归零信号实现60进制。
可以直接用归零信号作为“秒”向“分”或“分”向“时”的进位信息。
“时”计数单元应为24进制计数器,和“分”计数器和“秒”计数器一样,都是按自然态计数,所以组成“时”计数器的两个是进制计数器必须先级联成100进制,再找归零信号。
4
中原工学院电子技术课程设计
4.译码显示电路
“时”“分”“秒”计数器的输入信号,需要经过译码显示电路,实验室可用的译码器为CD4511。
实验室常选用的示器为半导体数码管。
(1) 共阳数码管的两个com端都接Vcc:
(2) 共阴数码管的两个com端都接地。
74LS248、CD4511的输出为高电平有效,因此需要采用共阴数码管,为防止电流过大需要加几百欧姆的限流电阻。
注意:在仿真时要将显示译码器RBI或EL结为高电平,在实际接线时因为低电平。
5
中原工学院电子技术课程设计
5.校时电路
当重新接通电源或者走时出现误差使得多功能电子时钟的指示数值同实际时间不相符,应予以校准。通常校准时钟的方法是:首先切断正常的时钟电路,然后进行人工触发计数或者将频率较高的方波信号加到需要校时的技术单元的输入端,校正后,在转接正常计数脉冲即可。
校“时”电路的基本原理就是将“秒”信号直接输入“时”计数器,切断“分”向时的进位信息,让“时”计数快速计数,在“时”计数达到正常数字后,在字儿断“秒”信号,让“时”计数恢复正常工作。
在校“时”时,“分”和“秒”计数器可以设置为停止计数或者清零。
在校“分”电路也是按此方法让让秒信号直接送人“分”计数器的计数脉冲。这样,可是“分”计数快速计数。
6
中原工学院电子技术课程设计
6.整点报时电路
多功能电子时钟显示整点时及时报时,每当“分”和“秒”计数器计数到59分51秒时,驱动音响电路,在十秒钟内自动发出五次鸣叫声,要求每一秒鸣叫一次,每次持续一秒,而且前四声低最后一声高,以最后一次高音结束时的时刻为整点时刻。
7
中原工学院电子技术课程设计
设计基本框图
第四章:
一(调试
单元安装好后,应该先认真进行通电前的检查,通电后,检查每片集成电路是否有发烫现象,检查工作电压是否正常,这是电路正常工作的基本保证。调试该单元电路直至之正常工作。调试可分为今天调试和动态调试两种,一般组合电路应静态调试,时序电路应动态调试。
通条电路的方法是将以调试红啊的若干电路连接起来,然后按照信号流向,由输入到输出,由简单到复杂,以此测试,直至正常工作。在连线和调试时应该分模块进行调试,一步一步进行。用一个发光二极管可以测试振荡电路和分频电路。用四根高低电平线输入4511,可以测试显示和译码电路。用四个并排的发光二极管可以测试计时电路。先连好各位十进制计时电路,电路功能正确后再接十位计数器。两者都正常时再将60进制计数器级联起来。采用这种步步为营的连接方法可以可以较容易的排除问题和发现故障。
注意面包板的整体布局,布线要美观,线路要整齐,否则要出现面积不够的现象,版面乱套等情形。
插线时要小心,避免接触不良的现象。
8
中原工学院电子技术课程设计
第五章: 收获体会
经过一周的实习,我熟悉了,常用继承电路74hc4518,74hc74,74hc4506,及74hc4511的引脚排列,掌握了个 芯片的逻辑功能和使用方法,了解了面包板的结构和接线方法。知道了时钟显示电路的组成及工作原理,熟悉了设计题目的设计与制作。
时钟显示电路的组成为,脉冲产生电路,计时电路,及译码电路,显示电路。
脉冲产生电分频电路 计数电路 译码电路
路
显示电路
脉冲产生电路由CC4060组成,分频电路由74HC74组成,计数电路为CC4518级联而成的60进制计数器,和24进制计数器组成。译码电路由74HC4511组成,显示电路由七段显示器组成。
经过实习我亲身体会到了,理论和动手的区别,由于一次接触到面包板而且第一次真正的自己独立完成设计,所以出现了很多问题。
首先是面包板的使用,及接线方法。以前是在实验箱上做,脉冲信号和芯片的电源和接地都已经连接正常,而这次都有自己完成,开始很难适应。因此不太娴熟,其次就是排线走线,不但要连接正确还要使得线路避免交叉,是线路清晰干净。开始做的时候有点心急恨不得马上接好然后同上电源让电路动起来,但是心急往往不是好事,当完成连接时同上电源发现板子不亮。于是我我不得不开始检查开始明白萧炎的重要性。
开始调试是,我没有一点概念看到灯不亮就有点傻眼了。但是不得不检查于是耐着性子一根根检查,有时我甚至抱怨可能是芯片坏掉了,或是接触不良但事实最终证明,是线路的问题。因为即使你接错一个引脚就会导致整个电路无法工作。 而且一旦线路连接好,在众多的连线中找到错误是非常艰难的,急不得必须拿出细心地态度,和锲而不舍的精神坚信可以做出结果。在错误排查的过程是我收获最多的过程。
排查的过程让我学会了细心认真的做,不能着急。而且在排查过程中,我学会了反向思考既根据出新的问题,推测可能出现的原因,这样更有目的性更容易找到错误。而且在拔插线的同时必须记好,拔线的位置,不然的话就可能出现在纠错中有重新出现的错误。纠错时要有规律不能盲目的检查,要先检查电源和接地再检查使能信号,然后才是输入和输出以及反馈信号。在调试时如果出现数码管不工作时,不要着急
9
中原工学院电子技术课程设计
应首先考虑是不是芯片电源没有接或许和接地端出现问题是线路无法正常工作。在调试
时要先接通电源在将电源插入线路,以防止冲击电流把原件激坏。如果发现不能发进位,
就要首先考虑是不是低位的进位线路出现问题。同时应该注意一些空脚是否连接,因为 有些空脚不连接也会导致线路无法正常工作。再进行调试时一定要把限流电阻接好不然
也会导致原件被击毁。
在进行检测时一定要分片进行检测,比如先检验脉冲发生电路是否正确连接及工作, 如果正常在检查计数器电路,接着检查译码电路及显示电路,这样可以缩小纠错的范围
减少工作量尽快找到错误。
通过这次课程设计,我对所学的逻辑器件有了更深层次的理解也对所学的科目有了
更多的兴趣。通过课程设计锻炼我了的耐心细心和对设计的认真态度。通过动手我知道 了学习理论知识和动手实践的结合时很重要的,只有不断的学习和实践,把理论和实践
结合起来。在今后的学习中我要保持严谨的治学态度,多动手多去思考。总结这次课程
设计的经验,我做电路的连接有了更深一步的理解。对电路的接线和对电路的纠错有了 更好的理解和方法。对一些引脚的功能和作用有了更加深刻的认识。我会在以后的学习
中更加认真,相信有了这次的经验和叫教训,相信我在以后的课程设计中做的更好。
附录
附录一
使用工具清单
序号 名称 个数
1 1 镊子
2 1 钳子
3 1 万用表
4 1 稳压电源
附录二
10
中原工学院电子技术课程设计
序号 功能 器件类型、型号及参数 数量 1 CC4060 1 2 1 晶振(32768Hz)
3 振荡器部分 电阻:22M, 1 4 电容:20pF 1 5 1 可变电容:3~20pF
6 分频电路 74HC74 1 7 计数电路 74HC4518 3 8 74HC4511 6 译码电路
9 显示电路 数码管(共阴极)(包括限流电阻) 6
以上为电子时钟显示电路基本部分
10 74HC4518 1
日期显示电11 74HC4511 1 路
12 数码管(共阴极) 1 13 74HC00 3 14 74HC04 1 校时和校分
电路 15 电阻:3.3k, 2 16 2 电容:0.01,F
17 74HC20 2 18 74HC00(或CC4011) 1 19 1 电阻:3.3k,
整点报时电20 电阻:1k, 1 路
21 电阻:22, 1 22 1 三极管:3DG130
23 蜂鸣器(8,) 1
以上部分为电子时钟显示电路发挥部分
题目1——电子时钟显示电路——元器件清单
11
中原工学院电子技术课程设计
附录三
元器件的引脚图和功能表
12
中原工学院电子技术课程设计
13
范文五:多功能电子时钟设计
宿州学院
本科生毕业设计说明书(毕业论文)
题 目:多功能电子钟的设计
学生姓名:胡利芳
学 号:2010080118
专 业:电子信息工程
班 级:10电信专升本
指导教师:张翠侠
多功能电子钟的设计与实现—硬件部分
摘 要
电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化,拥有时钟精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点,被广泛应用于生活和工作当中。
本设计主要为实现一款可正常显示时钟/日历、带有定时闹铃的多功能电子时钟。 本文对当前电子钟开发手段进行了比较和分析,最终确定了采用单片机技术实现多功能电子时钟。本设计应用AT89C51芯片作为核心,7位LED数码管显示,使用DS1302实时时钟日历芯片完成时钟/日历的基本功能,这种实现方法的优点是电路简单,性能可靠,实时性好,时间精度高,操作简单,编程容易。
该电子时钟可以应用于一般的生活和工作中,也可通过改装,提高性能,增加新功能,从而给人们的生活和工作带来更多的方便。
关键词:电子时钟;多功能;AT89C51;时钟日历芯片
The Design with Investigation of the Multi-function
Electron Clock
-The Design of the Hardware
Abstract
The electronic clock mainly uses the electronic technology make the clock computerization, the digitization, with the clock precision, small size, friendly interface, scalable performance and other characteristics, was widely used in life and work.
The design for the main implementing a clock/calendar can be displayed normal, collecting personal ambient temperature, with the timing alarm of the multi-function electronic clock.
Comparing and analysising the development technology of the electron clock, the design determines to use the MCU technology to realize the multi-functional electron clock. This design application AT89C51 as a core chips, 7 LED digital displaying, using DS1302 real-time clock chip to complete the basic function of the clock/calendar. The method has the advantage of being simple circuit, reliable performance, good real-time, high precision of the time, simply operation, easy programming.
The electronic clock can be applied to the general living and working ,can also be modified to improve performance, add new functions, and brings more convenient to people’s life and work.
Key words: Electronic clock; Multi-function; AT89C51; DS1302
目 录
摘 要 .........................................................................................................................................I Abstract ...................................................................................................................................... II
第一章 绪论 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
1.1 多功能电子时钟研究的背景和意义.......................................................................... 1
1.2 电子时钟的功能.......................................................................................................... 2
第二章 电子时钟设计方案分析............................................................................................... 3
2.1 FPGA设计方案 ........................................................................................................... 3
2.2单片机设计方案......................................................................... 错误!未定义书签。
第三章 基于单片机的电子时钟硬件设计............................................................................... 5
3.1 主要IC芯片选择........................................................................................................ 5
3.1.1 微处理器选择................................................................................................... 5
3.1.2.1常用时钟日历芯片比较 ......................................................................... 7
3.1.2.2 DS1302简介........................................................................................... 7
3.1.2.3 DS1302引脚说明................................................................................... 7
3.1.2.4 DS1302的控制字和读写时序说明 ....................................................... 8
3.2.1.5 DS1302的片内寄存器 ......................................................................... 11
3.2 电子时钟硬件电路设计............................................................................................. 13
3.2.1 时钟电路设计................................................................................................. 14
3.2.2 显示电路......................................................................................................... 15
3.2.3 按键电路设计................................................................................................. 16
3.2.4 闹铃电路设计................................................................................................. 18
3.2.5 复位电路设计................................................................................................. 19
第四章 电子时钟软件设计..................................................................................................... 21
4.1 主程序设计................................................................................................................ 21
4.2 子程序设计................................................................................................................ 22
4.2.1 实时时钟日历子程序设计............................................................................. 22
4.2.2 显示子程序设计............................................................................................. 22
4.2.3 键盘扫描子程序............................................................................................. 23
4.2.4 闹铃子程序设计............................................................................................. 23
第五章 系统调试..................................................................................................................... 28
5.1 硬件调试 ................................................................................................................... 29
5.1.1 单片机基础电路调试..................................................................................... 29
5.1.2 显示电路调试................................................................................................. 30
5.1.3 DS1302电路调试 ........................................................................................... 33
5.1.4 按键电路调试................................................................................................. 33
5.2 软件调试 ................................................................................................................... 34
5.2.1 键盘子程序调试............................................................................................. 34
结 论 ...................................................................................................................................... 35
参考文献 .................................................................................................................................. 36
附录一 程序 .......................................................................................................................... 37
附录二 多功能电子时钟元器件一览表............................................................................... 63
附录三 多功能电子时钟硬件电路图..................................................................................... 64
致 谢 ...................................................................................................................................... 66
第一章 绪 论
时间是人类生活必不可少的重要元素,如果没有时间的概念,社会将不会有所发展和进步。从古代的水漏、十二天干地支,到后来的机械钟表以及当今的石英钟,都充分显现出了时间的重要,同时也代表着科技的进步。致力于计时器的研究和充分发挥时钟的作用,将有着重要的意义。
1.1 多功能电子时钟研究的背景和意义
20世纪末,电子技术获得了飞速的发展。在其推动下,现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域,有力的推动和提高了社会生产力的发展与信息化程度,同时也使现代电子产品性能进一步提升,产品更新换代的节奏也越来越快。
时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂容易使人忘记当前的时间。然而遇到重大事情的时候,一旦忘记时间,就会给自己或他人造成很大麻烦。平时我们要求上班准时,约会或召开会议必然要提及时间;火车要准点到达,航班要准点起飞;工业生产中,很多环节都需要用时间来确定工序替换时刻。所以说能随时准确的知道时间并利用时间,是我们生活和工作中必不可少的[1]。
想知道时间,手表当然是一个很好的选择,但是,在忙碌当中,我们还需要一个“助理” 及时的给我们提醒时间。所以,计时器最好能够拥有一个定时系统,随时提醒容易忘记时间的人。 最早能够定时、报时的时钟属于机械式钟表,但这种时钟受到机械结构、动力和体积的限制,在功能、性能以及造价上都没办法与电子时钟相比。
电子钟是采用电子电路实现对时、分、秒进行数字显示的计时装置,广泛应用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。由于数
字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、0按时自动打铃、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
1.2 电子时钟的功能
电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化,拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点,被广泛应用于生活和工作当中。当今市场上的电子时钟品类繁多,外形小巧别致。也有体型较大的,诸如公共场所的大型电子报时器等。电子时钟首先是数字化了的时间显示或报时器,在此基础上,人们可以根据不同场合的要求,在时钟上加置其他功能,比如定时闹铃,万年历,环境温度、湿度检测,环境空气质量检测,USB扩展口功能等。
本设计电子时钟主要功能为:
1. 具有时间显示和手动校对功能,24小时制;
2. 具有年、月、日显示和手动校对功能;
3. 具有闹铃功能;
4. 具有贪睡功能;
5. 掉电后无需重新设置时间和日期;
6. 采用交直流供电电源。交流供电为主,直流电源为后备辅助电源,并能自动切
换。
第二章 电子时钟设计方案分析
电子闹钟既可以通过纯硬件实现,也可以通过软硬件结合实现,根据电子时钟里的核心部件——秒信号的产生原理,通常有以下两种形式:
2.1 FPGA设计方案
现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA),是20世纪70年代发展起来的一种可编程逻辑器件,是目前数字系统设计的主要硬件基础。FPGA在结构上由逻辑功能块排列为阵列,并由可编程的内部连线连接这些功能块,来实现一定的逻辑功能。
可编程逻辑器件的设计过程是利用EDA开发软件和编程工具对器件进行开发的过程。由于EDA技术拥有系统的模拟和仿真功能,可读性、可重复性、可测性非常好,所以利用EDA开发FPGA是目前比较流行的方式。当然,有时根据需要,也会应用MAX+plus开发集成环境进行设计。
正因为FPGA在设计过程中方便、快捷,而且FPGA技术功能强大,能够应用其制作诸如基代码发生器、数字频率计、电子琴、电梯控制器、自动售货机控制系统、多功能波形发生器、步进电机定位控制系统、电子时钟等。
应用FPGA能够将时钟设计为为四种类型:全局时钟、门控时钟、多级逻辑时钟和波动式时钟。多时钟系统能够包括上述四种时钟类型的任意组合[2][3][4]。
2.2 单片机设计方案
单片机是微型机的一个主要分支,它在结构上的最大特点使把CPU、存储器、定时
器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和功能而言,一块单片机芯片就是一台计算机。
单片机具有如下特点:
有优异的性能价格比;
1 集成度高、体积小、有很高的可靠性;
2 控制功能强;
3 低功耗、低电压,便于生产便携式产品;
4 外部总线增加了I2C、SPI等串行总线方式,进一步缩小了体积,简化了结构; 5 单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范,容易构成各种规模的应用系统。 所以单片机的应用非常广泛,在智能仪表、机电一体化、实时控制、分布式多机系统以及人们的生活中均有用武之地。单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思路和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种用软件代替硬件的控制技术,是对生产控制技术的一次革命。
利用单片机的智能性,可方便地实现具有智能的电子钟设计。单片机均具有时钟振荡系统,利用系统时钟借助微处理器的定时器/计数器可实现电子钟功能。然而系统时钟误差较大,电子钟的积累误差也可能较大,所以可以通过误差修正软件加以修正,或者在设计中加入高精度时钟日历芯片,以精确时间。另外很多功能不同的单片机是兼容的,这就更便于实现产品的多功能性。
第三章 基于单片机的电子时钟硬件设计
在比较了第二章的三种实现方案之后,考虑单片机货源充足、价格低廉,可软硬件结合使用,能够较方便的实现系统的多功能性,故采用单片机作为本设计的硬件基础。
3.1 主要IC芯片选择
3.1.1 微处理器选择
目前在单片机系统中,应用比较广泛的微处理器芯片主要为8XC5X系列单片机。该系列单片机均采用标准MCS-51内核,硬件资源相互兼容,品类齐全,功能完善,性能稳定,体积小,价格低廉,货源充足,调试和编程方便,所以应用极为广泛。
例如比较常用的AT89C2051单片机,带有2KB Flash可编程、可擦除只读存储器(E2PROM)的低压、高性能8位CMOS微型计算机。拥有15条可编程I/O引脚,2个16位定时器/计数器,6个中断源,可编程串行UART通道,并能直接驱动LED输出。
仅仅是为了完成时钟设计或者是环境温度采集设计,应用AT89C2051单片机完全可以实现。但是将两种功能结合在一片单片机上,就需要更多的I/O引脚,故本设计采用具有32根I/O引脚的AT89C51单片机。
AT89C51单片机是一款低功耗,低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4KB(可经受1000次擦写周期)的FLASH可编程可反复擦写的只读程序存储器(EPROM),器件采用CMOS工艺和ATMEI公司的高密度、非易失性存储器(NURAM)技术制造,其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容。片内的FLASH存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此,AT89C51是一种功能强,灵活性高且价格合理的单片机,可方便的应用在各个控制领域。
AT89C51具有以下主要性能: 1. 4KB可改编程序Flash存储器; 2. 全静态工作:0——24Hz; 3. 128×8字节内部RAM;
4. 32个外部双向输入/输出(I/O)口;
5. 6个中断优先级; 2个16位可编程定时计数器; 6. 可编程串行通道; 7. 片内时钟振荡器。
此外,AT89C51是用静态逻辑来设计的,其工作频率可下降到0Hz,并提供两种可用软件来选择的省电方式——空闲方式(Idle Mode)和掉电方式(Power Down Mode)。在空闲方式中,CPU停止工作,而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中,片内振荡器停止工作,由于时钟被“冻结”,使一切功能都暂停,只保存片内RAM中的内容,直到下一次硬件复位为止[8]。
图3.1 AT89C51芯片PDIP封装引脚图
AT89C51为适应不同的产品需求,采用PDIP、TQFP、PLCC三种封装形式,本系
统采用双列直插PDIP封装形式,如图3.1。时钟日历芯片选择 3.1.2.1常用时钟日历芯片比较
在电子时钟设计中,常用的实时时钟芯片有DS12887、DS1216、DS1643、DS1302。每种芯片的主要时钟功能基本相同,只是在引脚数量、备用电池的安装方式、计时精度和扩展功能等方面略有不同。DS12887与DS1216芯片都有内嵌式锂电池作为备用电池; X1203引脚少,没有嵌入式锂电池,跟DS1302芯片功能相似,只是相比较之下,X1203与AT89S51搭配使用时占用I/O口较多。DS1643为带有全功能实时时钟的8K×8非易失性SRAM,集成了非易失性SRAM、实时时钟、晶振、电源掉电控制电路和锂电池电源,BCD码表示的年、月、日、星期、时、分、秒,带闰年补偿。同样,DS1643拥有28只管脚,硬件连接起来占用微处理器I/O口较多,不方便系统功能拓展和维护。故而从性价比和货源上考虑,本设计采用实时时钟日历芯片DS1302。 3.1.2.2 DS1302简介
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟日历芯片,附加31字节静态RAM,采用SPI三线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年,一个月小于31天时可以自动调整,且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5~5.5V。采用双电源供电(主电源和备用电源),可设置备用电源充电方式,提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。有主电源和备份电源双引脚,而且备份电源可由大容量电容(>1F)来替代。需要强调的是,DS1302需要使用32.768KHz的晶振。 3.1.2.3 DS1302引脚说明
DS1302引脚图参照图3.2。
3.1.2.4 DS1302的控制字和读写时序说明
在编程过程中要注意DS1302的读写时序。DS1302是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字,还需要读取相应寄存器的数据。要想与DS1302通信,首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字如表3.2。
表3.2 DS1302控制字(即地址及命令字节) 控制字的作用是设定DS1302的工作方式、传送字节数等。每次数据的传输都是由
控制字开始。控制字各位的含义和作用如下:
1. BIT7:控制字的最高有效位,必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入到
DS1302中。
2. BIT 6:如果为0,则表示存取日历时钟数据,为1表示存取RAM数据; 3. BIT 5至BIT 1(A4~A0):用A4~A0表示,定义片内寄存器和RAM的地址。 定义如下:
当BIT 6位=0时,定义时钟和其他寄存器的地址。A4~A0=0~6,顺序为秒、分、时、日、月、星期、年的寄存器。当A4~A0=7,为芯片写保护寄存器地址。当A4~A0=8,为慢速充电参数选择寄存器。当A4~A0=31,为时钟多字节方式选择寄存器。
当BIT 6=1时,定义RAM的地址,A4~A0=0~30,对应各子地址的RAM,地址31对应的是RAM多字节方式选择寄存器。
4. BIT 0(最低有效位):如为0,表示要进行写操作,为1表示进行读操作。 控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS1302,数据输入从最低位(0位)开始。同样,在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿,读出DS1302的数据,读出的数据也是从最低位到最高位。
图3.3 DS1302数据读写时序
DS1302的数据读写方式有两种,一种是单字节操作方式,一种是多字节操作方式。每次仅写入或读出一个字节数据称为单字节操作,每次对时钟/日历的8字节或31字节RAM进行全体写入或读出的操作,称其为多字节操作方式。当以多字节方式写时钟寄存器时,必须按数据传送的次序依次写入8个寄存器。但是,当以多字节方式写RAM时,不必写所有31字节。不管是否写了全部31字节,所写的每一个字节都将传送至RAM。
为了启动数据的传输,CE引脚信号应由低变高,当把CE驱动至逻辑1的状态时,SCLK必须为逻辑0,数据在SCLK的上升沿串行输入。无论是读周期还是写周期,也无论送方式是单字节传送还是多字节传送,都要通过控制字指定40字节中的哪个将被访问。在开始8个时钟周期把命令字(具有地址和控制信息的8位数据)装入移位寄存器之后,另外的时钟在读操作时输出数据,在写操作时输入数据,所有的数据在时钟的下降沿变化。所有写入或读出操作都是先向芯片发送一个命令字节。对于单字节操作,包括命令字节在内,每次为2个字节,需要16个时钟;对于时钟/日历多字节模式操作,每次为7个字节,需要72个时钟;而对于RAM多字节模式操作,每次则为32字节,需要多达256个时钟。这里仅给出单字节读写时序,如图3.3。多字节操作方式与其类似,
只是后面跟的字节数不止一个。 3.2.1.5 DS1302的片内寄存器
表3.3 DS1302有关日历、时间的寄存器
通过控制字对DS1302片内寄存器进行寻址之后,即可就所选中寄存器的各位进行操作。片内各寄存器及各位的功能定义如表3.3。
DS1302有关日历、时间的寄存器共有10个,时钟/日历包含在其中的7个写/读寄存器内,这7个寄存器分别是秒、分、小时、日、月、星期和年。
小时寄存器(85H、84H)的位7用于定义DS1302是运行于12小时模式还是24小时模式。当为12小时制式时,位5为“0”表示AM;为“1”表示PM。在24小时制式下,位5是第二个10小时位(20~23时)。
秒寄存器(81H、80H)的位7定义为时钟暂停标志(CH)。当该位置为1时,时钟振荡器停止,DS1302处于低功耗状态;当该位置为0时,时钟开始运行。一般在设置时钟时,可以停止其工作,设定完之后,再启动其工作。
控制寄存器(8FH、8EH)的位7是写保护位(WP),其它7位均置为0。在任何片内时钟/日历寄存器和RAM,在写操作之前,WP位必须为0,否则将不可写入。当WP位为1时,写保护位防止对任一寄存器的写操作。因此,通过置写保护位,可以提高数据的安全性。另外,还有慢速充电控制寄存器和RAM寄存器。如表3.4。
表3.4充电控制寄存器和RAM寄存器各位定义
慢速充电寄存器控制着DS1302的慢速充电特性。寄存器的BIT4~BIT7(TCS)决定是否具备充电性能:仅在编码为1010的条件下才具备充电性能,其他编码组合不允许充电。
BIT2和BIT3选择在VCC2和VCC1之间是一个还是两个二极管串入其中。如果编码DS是01,选择一个二极管;如果编码是10,选择两个二极管;其他编码将不允许充电。该寄存器的BIT0和BIT1用于选择与二极管相串联的电阻值。其中编码RS=01为2 KΩ,RS=10为4 KΩ,RS=11为8 KΩ,而RS=00将不允许进行充电。因此,根据慢速充电寄存器的不同编码可得到不同的充电电流。其具体计算如公式3.1:
I充电=(V0-VD-VE)/R (3.1)
式中:
V0——所接入的5.0V工作电压; VD——二极管压降,一个按0.7V计算;
R——慢速充电控制寄存器0和1位编码决定的电阻值; VE——VCC1脚所接入的电池电压。
RAM寄存器寻址空间一次排列的31字节静态RAM可为用户使用,备用电源位RAM提供了掉电保护功能。寄存器和RAM的操作通过命令字节的BIT6加以区别。当BIT6为“0”时对RAM区进行寻址;否则将对时钟/日历寄存器寻址。其操作方法与前述相同
[9][10][11]
。具体驱动程序参见附录A。
3.2 电子时钟硬件电路设计
电子闹钟至少要包括秒信号发生器、时间显示电路、按键电路、供电电源、闹铃指示电路等几部分。另外,本设计要求该电子钟能够采集环境温度,所以还需要温度采集芯片。硬件电路框图参照图3.7。
该系统使用AT89C51单片机作为核心,通过读取时钟日历芯片DS1302和温度传感器DS18B20的数据,完成此电子时钟的主要功能——时钟/日历和环境温度采集。使用比较通用的8段共阴数码管,做7位显示,分别显示时/年,分/月,秒/日,以及环境温度值。
图3.7 多功能电子时钟硬件系统框图
键盘是为了完成时钟/日历的校对和日历/温度的显示功能。由于此电子时钟要求具
有闹铃功能,所以设计有闹铃电路,进行声音响铃。
整个电路使用了两种电源,+5V电源将为整个电路供电。而+3V电源仅作为DS1302
3.2.2 显示电路
就时钟而言,通常可采用LCD显示或LED显示。对于一般的段式LCD,需要专门的驱动电路,而且LCD显示的可视性较差;对于具有驱动电路和微处理器接口的液晶显示模块(字符或点阵),一般采用并行接口,对微处理器的接口要求较高,占用资源多。另外,AT89C51本身没有专门的液晶驱动接口。LED结构简单,体积小,功耗低,响应速度快,易于匹配,寿命长,可靠性高,而且显示亮度高,价格便宜,市场上也有专门的时钟显示组合LED。故本设计中应用7位8段共阴LED实现显示部分,显示面板分布如图3.6。
LED显示分动态显示和静态显示:动态显示方式的硬件电路简单。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式,复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短,发光的亮度等因素。
静态显示,是由微型计算机一次输出显示模型后,就能保持该显示结果,直到下次发送新的显示模型为止。静态显示驱动程序简单,且CPU占用率低,但每个LED数码管需要一个锁存器来锁存每一个显示位的笔段代码,硬件开销大,仅适合显示位数较少的场合。为了在显示部分节省单片机I/O口,故采用静态显示方式。电路图参见图3.10。
74LS164是8位移位寄存器,应用该芯片驱动LED做显示部分,其优点在于连线简单,节省单片机I/O口,软件编程容易。关于74LS164的具体编程方法,请参见第四章4.2.5显示子程序设计部分
[14][15]
。
其中K1、K2、K7为带自锁按键,每次按下后,其对应的P2.7、P2.6、P2.1管脚接地,从高电平被拉至低电平。只有再次按下,按键弹出,与之连接的单片机管脚才会重新被拉回高电平。K3、K4、K5、K6键为自动复位按键。每次按下后,会自动弹出。单片机管脚只有在按键按下时为低电平,按键弹出后重新恢复高电平。按键功能参见表3.8。
表3.8 按键功能表
按键操作说明如下:
K1键:该键为带自锁按键,在正常显示时间状态下,每次将按键按下, LED数码管将显示日期;再次按下,按键弹出,重新显示时间。
K3键:该键为自动复位键,在正常显示时间状态下,第一次按下后,开始校对小时,以后每次按下都会分别进入对分、秒、闹铃时、闹铃分、年、月、日的校对状态。
K4键:该键为自动复位键,在校对状态下,每次按动该键,都会使相应校对位进行加1操作。例如:校对小时状态,每按一下,小时位加1,当加至小时最高值23时,再按K4键,小时位回0。调分、秒、年、月、日与皆之相同,只是各位最高值不同。
K5键:该键为自动复位键,与K4键类似,不同之处是该键每次按下将使相应校对位进行减1操作。
K6键:该键为自动复位键,在校对状态下,按下该键,从校对状态返回时间显示状
态;在响铃状态下,按下该键,闹铃进入贪睡状态。
K7键:该键为带自锁按键,按下后闹铃开启,弹出后闹铃关闭。 3.2.4 闹铃电路设计
闹铃音乐可以直接采用蜂鸣器闹铃,如当前时刻与闹铃时间相同,单片机向蜂鸣器送出高电平,蜂鸣器发声。采用蜂鸣器闹铃结构简单,控制方便,但是发出的闹铃声音单一。也可以在编程的时候编写一段音乐程序,待闹铃时间到时,调用该音乐程序给扬声器,便响起音乐。不过该方法只能做一些简单音乐,并且音乐程序会占用很多单片机存储资源。
还有一种方法是采用录音放音芯片1420做闹铃,先对录放音设备录入一段音乐,当到设定时间时,单片机控制录放音设备放音。采用录放音电路,铃声可以是预先设定的一段自己喜欢的音乐,符合电器设备人性化的要求。且1420芯片可以分段录音,还具有语音报时功能。
另外,也可以购置一块音乐集成电路,加置在单片机和蜂鸣器之间,当单片机连接闹铃电路的管脚送出高电平时,音乐集成电路会给蜂鸣器特定脉冲,使蜂鸣器发声。此类集成电路体积较小,使用方便,不足的是音乐简单、单一。
闹铃的音乐不是本设计中的重点,故采用最简单的方法,占用单片机一根I/O口P2.0, 中间用PNP型三极管S9012连接P2.0和蜂鸣器。当P2.0引脚为低电平时,S9012的发射极和集电极导通,使蜂鸣器发声。当响铃标志位为“1”时,P2.0送一定频率脉冲,使蜂鸣器U11发出声音。如图3.12。
[16]
电,RST端出现正脉冲,随着充电电流的减少,RST的电位逐渐下降。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。按键电平复位是相当于RST端通过电阻接高电平,如图3.13(b)所示;按键脉冲复位,利用RC微分电路产生正脉冲,如图3.13(c)所示
[12]
。
出于应用方便,本设计采用按键电平复位电路。实际电路请参见附录C,复位按键为K8。
表3.9 单片机寄存器的复位状态表
第四章 电子时钟软件设计
C51单片机可以应用汇编语言和C语言进行编程。,汇编语言与机器指令一一对应所以用汇编语言编写的程序在单片机里运行起来效率较高。C语言程序可读性高,更便于理解。
本设计使用C语言编程。
4.1 主程序设计
第一次上电,系统先进行初始化, LED显示初始时间“14:28:00”,并开始走时。初始日期为2008年5月12日,此刻若按K1键,LED显示“080512”。
单片机依次开始调用键盘扫描子程序、DS1302子程序、DS18B20子程序、闹铃子程序,经过延时,返回程序开头循环运行。
主程序流程图如图4.1。
图4.1 多功能电子钟主程序流程图
4.2 子程序设计
4.2.1 实时时钟日历子程序设计
该程序主要实现对DS1302写保护、充电,对年、月、日、时、分、秒等寄存器的读写操作。在读写操作子程序中都执行了关中断指令,因为在串行通信时对时序要求比较高,而且在此是用I/O口软件模拟串行时钟脉冲,所以在通信过程中最好保证传输的连续性,不要允许中断。其流程图如图4.2。
图4.2 实时时钟日历子程序流程图
DS1302每次上电时自动处于暂停状态,必须把秒寄存器的位7置位0,时钟才开始计时。如果DS1302一直没有掉电,则不存在此问题。
在进行写操作时,需要先解除写保护寄存器的“禁止”状态。当用多字节模式进行操作时,必须写够8字节。
源程序见附录一。 4.2.2 显示子程序设计
用74LS164驱动LED数码管静态显示电路,编程也很容易。只要将需要显示的数字编辑成对应的BCD码,逐位送入74LS164的A、B串行输入端,数码管将正常显示。关键之处是要实现根据键值显示不同的数字。
为了方便实现按键显示,程序中调用的都是各个标志位,通过判断标志位的“真”、“假”来决定显示的内容。显示子程序流程图参见图4.4。源程序见附录一。 4.2.3 键盘扫描子程序
单片机对键盘扫描的方法有随机扫描方式、定时扫描方式和中断扫描方式。 在随机扫描方式中,CPU完成某特定任务后,即执行键盘扫描程序,以确定键盘有无按键输入,然后根据按键功能转去执行相应的操作。在执行键盘按键规定的功能中不理睬键盘输入。
定时扫描方式与随机扫描方式基本相同,只是利用CPU内的定时中断,每隔一定时间扫描有无按键被按下,键盘反应速度较快,在处理按键功能过程中,可以通过键盘命令进行干预,如取消、暂停等操作。
前两种扫描方式均会占用CPU大量时间。不管有没有键入操作,CPU总要在一定的时间内进行扫描,这对于单片机控制系统是很不利的。
由于本设计中AT89C51单片机在系统中的主要任务是接受DS1302和DS18B20的数据并送出显示,完成时钟/日历校对和日期/温度显示控制。89C51单片机完全有能力完成以上工作,所以采用随机扫描键盘方式,系统也能够正常运行。程序流程如图4.5。
单片机扫描完键盘,得到键值,并根据键值转入执行对应任务,以实现按键功能。如果没有按键按下,则程序扫描到Key=FFH,将键值Key清零,返回主程序。
源程序见附录一。 4.2.4 闹铃子程序设计
闹铃子程序最主要的任务是不断用时钟分(min)与时(hour)同设定的闹铃分(clk_min)与闹铃时(clk_hour)比较,只要满足min等于clk_min、hour等于clk_hour,响铃启动5分钟,并根据外部按键执行相应贪睡任务。该程序流程图参见图4.6。源程序见附录一。
图4.4 显示子程序流程图
图4.5键盘扫描子程序
图4.6 闹铃子程序流程图
第五章 系统调试
调试工作分硬件调试和软件调试两部分,调试方法介绍如下:
首先,硬件调试主要是先搭建硬件平台,然后利用万用表等工具对电路检查,最后应用程序进行功能调试。硬件调试比较费时,需要细心和耐心,也需要熟练掌握电路原理。
然后,可以直接应用一些编辑或仿真软件进行软件调试,比如单片机C51编辑软件Keil。该软件提供了一个集成开发环境uVision,它包括C编辑器、宏编辑器、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器。通过编译、运行,可以检查程序错误。但应用此方法,仍需要十分了解所使用元器件的工作方式和管脚连接方式。在软件调试过程中要仔细耐心,即便是多写或少些一两个字符,都无法编译成功。而有时往往在Keil中编译、运行无错,但烧录到单片机中运行起来就会出错,很可能是编程时管脚或时序编辑得不对。
还有一种方式,即应用仿真软件搭建电路的软件平台,再导入程序进行仿真调试。如果电路出错,可以在计算机上方便的修改电路,程序出错可以重新编辑程序,这种方法节时、省力,经济、方便。笔者应用的仿真软件为Proteus。
总之,调试过程是一个软硬件相结合调试的过程,硬件电路是基础,软件是检测硬件电路和实现其功能的关键[13]。
在调试过程中,首先必须明确调试顺序。例如:本设计是在单片机系统基础上建立起来的,所以必须先确定单片机基础电路能否正常工作。为了正确显示时间,接下来还要确定显示电路能否正常工作。硬件调试的过程,也是软件调试的过程。
然后,要准备好调试的工具。硬件调试需要万用表、示波器等,软件调试一般需要
诸如Keil等仿真编辑器。笔者根据自己实际制作该多功能电子时钟的经验,将调试过程介绍如下:
5.1 硬件调试
5.1.1 单片机基础电路调试
单片机基础电路包括电源、单片机、外部时钟震荡电路、复位电路和外部接口电路。调试过程需要注意以下几点:
1. 检查电源是否完好。
2. 单片机电源要连接正确,并且保证AT89C51的31号引脚接高电平。AT89C51的31号引脚是外部程序存储器选择信号端,当该引脚为高电平时,单片机会一直从片内程序存储器内取指令。
3. 如果使用P0口做I/O口,要接上拉电阻。
4. 使用万用表排查电路中是否存在断路或者短路情况。笔者在制作外部接口电路时使用的是排针,焊接时容易出现管脚之间短路,所以在上电以前必须先排查电路。
5. 编辑一个使一组发光二极管循环点亮的程序并烧录到单片机内,上电运行,检查单片机是否正常工作,复位电路是否正确。
笔者编辑了使一组P1口点亮8个发光二极管循环点亮的程序,程序代码如下: #include
void delay(void) //延时子程序 {
Unsigned char i, j,k; //延时时间根据变量i,j,k不同而改变 for(i=50;i>0;i--)
for(j=50;j>0;j--) for(k=250;k>0;i--); }
void main() { unsigned int n;
unsigned char code ledp[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; while(1)
{ P1=0xFFH; //初始化P1口 for(n=0;n
{P1=ledp[n]; delay();
}}} 5.1.2 显示电路调试
本设计的显示电路使用了共阴LED和74LS164。在连接显示电路之前要明确共阴型8段LED的10个管脚与各段发光二极管的对应关系,熟悉74LS164管脚位置,然后才能开始进行连接[19]。在连接过程中,需要注意以下几点:
1. LED数码管各管脚与74LS164各管脚的对应关系要十分清楚,所有LED数码管与74LS164的连接方式要统一。
2. 因为是移位显示,所以需要注意前一位74LS164的QH脚要与下一位74LS164的A、B脚连接。
3. 明确单片机管脚功能。本设计定义了P1.0连接74LS164的A、B脚,P1.1连接74LS164的CLK脚。
4. 74LS164的CLR脚接高电平。
5. 编写一段显示程序,烧录进单片机,检查好电源正负端和P1.0、P1.1连接是否正确。检查无误后上电,检查显示电路是否正确。
以下是笔者编写的一段显示程序:上电后,7位数码管分别显示0~6。 #include "reg51.h" #define uint unsigned int #define uchar unsigned char void dis(); void sendbyte(); sbit DAT=P1^0; sbit CLK=P1^1; uchar disp_buffer[7];
unsigned char tab[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f }; void delay_50ms(unsigned int t) //延时子程序 {
unsigned int j; for(;t>0;t--)
for(j=6245;j>0;j--) {;} }
void dis() //显示子程序,0~6 { unsigned char gsb,led,led1,jj; disp_buffer[0]=tab[0];
disp_buffer[1]=tab[1]; disp_buffer[2]=tab[2]; disp_buffer[3]=tab[3]; disp_buffer[4]=tab[4];
disp_buffer[5]=tab[5]; disp_buffer[6]=tab[6]; for(gsb=0;gsb
led=led>>1;
}}}
void main() { while(1)
{ dis();
delay_50ms(10); }}
//主程序
5.1.3 DS1302电路调试
该电路包含DS1302芯片、主电源、备用电源、晶振等部分。在与单片机连接的过程中需要注意以下几点:
1. 清楚DS1302与单片机连接的管脚。本设计定义为:DS1302的SCLK连接P1.5,
I/O连接P1.6,RST连接P1.7。 2. 注意电源正负极连接。
3. DS1302接32.768KHz的晶振。该晶振体型比较小,在焊接时要小心,注意不要
将晶振引脚弄断。同时也要尽量使晶振离DS1302的X1、X2引脚近距离焊接。 4. 编写DS1302的时钟/日历程序,只要求能够正确显示时间。烧录进单片机,检
查电路电源正负极连接是否正确,检查P1.0和P1.1引脚接线是否正确。检查无误后可以上电检查。
笔者编写了一段时钟/日历显示程序,设置初始时间为14:28:00,初始日期为2008年5月12日。上电后LED数码管显示“142800”,之后开始走时。观察32分钟之后,数码管显示“150000”,证明DS1302电路正确。源程序见附录A 5.1.4 按键电路调试
按键电路比较简单,故调试起来也很容易。如果确保按键焊接正确,只需在DS1302的调试程序上加上一段日历显示子程序,并在主程序中写入:
If(P_7==0) {
dis_calendar; }
日历显示子程序原理与时钟显示子程序原理相同,源程序见附录A该程序的功能是:
当按下K7时,第1~6位LED数码管马上由时间显示日期。当K7弹出后,数码管1~6位有显示日期转为显示实时时间[20]。
5.2 软件调试
在硬件调试完毕的基础上,需要进一步完善程序,也就是进入软件调试阶段。在本设计中,软件调试主要分三大部分:实时时钟日历子程序调试、环境温度采集子程序调试、按键子程序调试。将这三部分调试成功,那么整个设计的软件部分也就基本完成了。
在硬件调试部分,已经将实时时钟日历子程序调试完毕了,只需在主程序中调用按键子程序即可,源程序见附录A,这里不再赘述。 5.2.1 键盘子程序调试
依据设计要求,键盘子程序需要完成对时间/日历的校对、日期/温度的显示和闹铃的开关。为了便于显示子程序和闹铃子程序的调用,除了K1、K2键以外,其余按键都定义功能标志位。例如:
If(K7==0)
{
alarm_flag= true;
}
在调用闹铃子程序时,闹铃标志位为“1”,则开启闹铃,否则关闭闹铃。源程序见附录A。
结 论
过去人们应用时钟仅仅是为了明确当前时间。随着生产力的发展,社会的进步,生产生活对时钟的需求越来越大,对时钟的体型、功能的要求也各有不同。所以多功能电子时钟在今后的应用也会越来越广泛。
基于单片机实现电子时钟,仅仅是众多方法之一。并且市场上的实时时钟日历芯片品类繁多,IC化的传感器各种各样,显示方式也愈趋于人性化。所以多功能电子时钟有多种实现方案,能够实现的功能也很多,笔者已经通过仿真和调试,实现了时间日历显示和校对、闹铃等功能。本文采用51单片机C语言进行编程,当然也可以应用汇编语言编程。由于笔者能力有限,提供的程序还可以进一步优化,并且还可以根据需求为电子时钟增设新功能。
参考文献
1. 向继文等.基于AT89C51的电子钟系统设计[J],机电产片开发与创新,2007年第2期 2. 黄智伟,王彦. FPGA系统设计与实践[M],北京:电子工业出版社,2005.1 3. 刘皖等. FPGA设计与应用[M],北京:清华大学出版社,2006,6
4. 姜煜等. 基于FPGA芯片设计多功能数字钟的研究[J],应用科技,2001年12月第28卷12期 5. 冯育长. 单片机系统设计与实例分析[M],西安:西安电子科技大学出版社,2007.5 6.李及,赵利民.MCS-51系列单片机原理与应用[M].长春:吉林科学技术社,1995. 7. 何力民. 单片机应用技术选编5[M],北京:北京航空航天大学出版社1997.10 8. 潘永雄. 新编单片机原理与应用[M],西安:西安电子科技大学出版社,2003.2. 9. 万胜前. 基于KeilC51软件的电子钟设计与制作[J],鄂州大学学报,2007年第2期 10. 蒋敏. 单片微机万年历设计[J],职大学报,2000年第2期
11. 彭小军. 用单片机实现电子时钟[J].新余高专学报,2004年4月第9卷第2期 12. 逢玉台等. 集成温度传感器AD590及其应用[J],国外电子元器件,2002年第7期
13. 戴佳,戴卫恒. 51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M],北京:电子工业出版社,2006.4 14. 付家才. 单片机控制工程实践技术[M],北京:化学工业出版社,2004.3. 15.刘军等.单片机原理与接口技术[M],上海:华东理工大学出版社,2006.2. 16. 何书森等. 用电子线路设计速成[M],福州:福建科学技术出版社,2005.10. 17. 李晓静等. 液晶显示控制器与单片机的接口及编程[J],电子技术,2004年第6期
18. 张迎新. 单片微型计算机原理、应用及接口技术(第二版)[M],北京:国防工业出版社,2005.9
19. 潘新民,王艳芳. 微型计算机控制技术[M],北京:电子工业出版社, 2004. 20. 沈红卫. 基于单片机的智能系统设计与实现[M],北京:电子工业出版社,2005.1.
附录一 程序
程序A.1 主程序
//主程序的功能是对子程序进行调用,并设定显示延时时间 #include "reg51.h" //头文件; #include "typedef.h" #include "lcd.h" #include "key.h" #include "alarm_clock.h" #include "ds1302.h"
sbit DAT=P1^0; //74LS164的A、B脚接单片机P1.0; sbit CLK=P1^1; //74LS164的CLOCK脚接单片机P1.1; sbit Calendar=P2^7; //定义日历显示按键K7接单片机P2.7; sbit WDZ=P2^6; //定义温度显示按键K6接单片机P2.6; sbit FUN=P2^5; //定义功能选择键K5接单片机P2.5; sbit UP=P2^4; //定义加1键K4接单片机P2.4; sbit DOWN=P2^3; //定义减1键K3接单片机P2.3; sbit Ente_Snooze=P2^2; //定义确认/贪睡键K2接单片机P2.2; sbit Alarm=P2^1; //定义闹铃开关键K1接单片机P2.1; sbit beeper= P2^0; //定义闹铃接口P2.0; #define uint unsigned int #define uchar unsigned char
#define true 1 //定义true=1; #define false 0 //定义false=0;
#define FUNCTION 0xDF //定义FUN键值为DFH; #define UP 0xEF //定义UP键值为EFH; #define DOWN 0xF7
//定义DOWN键值为F7H;
#define ALARM 0xFB //定义ALARM键值为FBH; #define Ente_Snooze 0xFB //定义E/S键值为BFH; void key_task(void);
void process(uchar current_key);
extern bit flash_flag; //定义全局变量(标志位); extern uchar function_count; extern bit alarm_flag; extern bit key_enable; void dis(); void sendbyte(); void void
reset_3w(); wbyte_3w(uchar);
uchar rbyte_3w(); void
write_byte(uchar Clock_Add,uchar Clock_Data);
uchar read_byte(uchar); void write_clock_burst(); void ds1302_init();
void ds1302_task(); void lcd_disp_time1(); void dis_WD(); void ds18b20(); void alarm_clock(void);
void delay(unsigned int time) //10ms延时 { unsigned char a,b,c;
for(a=0;a
for(c=0;c
void main() //主程序; { ds1302_init(); //初始化DS1302;
beeper=1; //初始化闹铃管脚;
while(1) //循环;
{ key_task(); //扫描键盘子程序; ds1302_task(); //DS1302子程序;
alarm_clock(); //闹铃子程序;
disp_time(); //时间显示子程序;
delay(55); //延时; beeper=1; //闹铃管脚置1; }}
程序A.2 电子时钟程序
//主要是对时钟芯片DS1302初始化; #include "reg51.h" #include "typedef.h" #include "lcd.h" #include "ds1302.h" #include "key.h" void void
reset_3w(); wbyte_3w(uchar);
uchar rbyte_3w(); void
write_byte(uchar Clock_Add,uchar Clock_Data);
uchar read_byte(uchar); void write_clock_burst(); void
ds1302_init();
void ds1302_task(); #define uint unsigned int #define uchar unsigned char
/*-------------定义初始化时间----------*/
uchar sec=00; uchar min=25; uchar hour=14;
uchar date=12; uchar month=5;
uchar year=8;
uchar day_of_week; uchar clk_hour=14; uchar clk_min=28; //-14:28-
/*-----------------定义寄存器地址----------------------*/ #define READ_SEC_ADD 0x81 //读秒寄存器 #define READ_MIN_ADD 0x83 //读分寄存器 #define READ_HOUR_ADD 0x85 //读时寄存器 #define READ_DATE_ADD 0x87 //读日寄存器 #define READ_MONTH_ADD 0x89 //读月寄存器 #define READ_DOW_ADD 0x8B //读周寄存器 #define READ_YEAR_ADD 0x8D //年寄存器 #define WRITE_SEC_ADD 0x80 //写秒寄存器 #define WRITE_MIN_ADD 0x82 //写分寄存器 #define WRITE_HOUR_ADD 0x84 //写时寄存器 #define WRITE_DATE_ADD 0x86 //写日寄存器 #define WRITE_MONTH_ADD 0x88 //写月寄存器 #define WRITE_DOW_ADD 0x8A //写周寄存器 #define WRITE_YEAR_ADD 0x8C //写年寄存器
#define CLOCK_BURST_ADD 0xBE //时钟多字节传送模式 extern void write_clock_burst();
extern void write_byte (uchar Clock_Add,uchar Clock_Data);
void sendbyte(); void reset_3w(); void
wbyte_3w(uchar);
uchar rbyte_3w(); void
write_byte(uchar Clock_Add,uchar Clock_Data);
uchar read_byte(uchar); void write_clock_burst(); void
ds1302_init();
void ds1302_task();
sbit SCLK = P3^5; //定义管脚SCLK sbit IO = P3^6; //定义管脚I/O sbit RST = P3^7; //定义管脚RST uchar sec,min,hour,date,month,year; uchar code hex2bcd[] = {
0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,/* 00-09 */
0x10, 0x11, 0x12, 0x13, 0x14, 0x15, 0x16, 0x17,/* 10-19 */
0x20, 0x21, 0x22, 0x23, 0x24, 0x25, 0x26, 0x27,/* 20-29 */
0x30, 0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37,/* 30-39 */
0x08, 0x09,0x18, 0x19,0x28, 0x29,0x38, 0x39,
0x40, 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 0x48, 0x49,
/* 40-49 */
0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0x54, 0x55, 0x56, 0x57, 0x58, 0x59,
/* 50-59 */
0x60, 0x61, 0x62,
/* 60-69 */
0x70, 0x71, 0x72,
/* 70-79 */
0x80, 0x81, 0x82,
/* 80-89 */
0x90, 0x91, 0x92,
/* 90-99 */ };
uchar code bcd2hex[] = {
0, 1, 2, 3,0, /* 00-09 */
10, 11, 12, 13,0, /* 10-19 */
20, 21, 22, 23,0, /* 20-29 */
30, 31, 32, 33,0, /* 30-39 */
0x63, 0x64,0x73, 0x74,0x83, 0x84,0x93, 0x94, 4, 5, 6,, 15, 16,24, 25, 26,34, 35, 36,0x65, 0x66, 0x67, 0x68, 0x69,0x75, 0x76, 0x77, 0x78, 0x79,0x85, 0x86, 0x87, 0x88, 0x89,0x95, 0x96, 0x97, 0x98, 0x99, 7, 8, 9, 0, 0, 0, 0, 0, 17, 18, 19, 0, 0, 0, 0, 0, 27, 28, 29, 0, 0, 0, 0, 0, 37, 38, 39, 0, 0, 0, 0, 0, 14
40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 0, 0, 0, 0, 0, 0, /* 40-49 */
50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 0, 0, 0, 0, 0, 0, /* 50-59 */
60, 61, 62, 63, 64,0, /* 60-69 */
70, 71, 72, 73, 74,0, /* 70-79 */
80, 81, 82, 83, 84,0, /* 80-89 */
90, 91, 92, 93, 94,0, /* 90-99 */
};
void reset_3w() { SCLK = 0;
RST = 0; RST = 1; }
void wbyte_3w(uchar W_Byte) { uchar i; for(i = 0; i
{ IO = 0;
65, 66, 67, 68, 69, 0, 0,75, 76, 77, 78, 79, 0, 0,85, 86, 87, 88, 89, 0, 0,95, 96, 97, 98, 99, 0, 0, / /复位子程序 //复位DS1302,中止数据传送 //启动数据传送 //写字节子程序 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
转载请注明出处范文大全网 » 多功能电子时钟的设计