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基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告書(shū)
課題名稱 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)
姓名 xx
學(xué)號(hào) xx
班級(jí) 信息xx班
專業(yè) 電子信息工程
院系 信息工程學(xué)院
指導(dǎo)教師 xxx
一、選題依據(jù)
1 課題的目的
社會(huì)對(duì)信息交換不斷提高的要求及高新技術(shù)的逐步發(fā)展，促使電子時(shí)鐘發(fā)展并且投入市場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用。
2 課題意義
二十一世紀(jì)是數(shù)字化技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，而單片機(jī)在數(shù)字化高速發(fā)展的時(shí)代扮演著極為重要的角色。電子時(shí)鐘的開(kāi)發(fā)與研究在信息化時(shí)代的今天亦是當(dāng)務(wù)之急，因?yàn)樗鼞?yīng)用在學(xué)校、機(jī)關(guān)、企業(yè)、部隊(duì)等單位禮堂、訓(xùn)練場(chǎng)地、教學(xué)室、公共場(chǎng)地等場(chǎng)合，可以說(shuō)遍及人們生活的每一個(gè)角落。所以說(shuō)電子時(shí)鐘的開(kāi)發(fā)是國(guó)家之所需，社會(huì)之所需，人民之所需。 3 課題研究的背景 隨著科技的快速發(fā)展，時(shí)間的流逝，從觀太陽(yáng)、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。它可以對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且DS1302的使用壽命長(zhǎng)，誤差小。對(duì)于數(shù)字電子時(shí)鐘采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時(shí)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒和溫度等信息，還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能。該電路采用STC89C52單片機(jī)作為核心，功耗小，能在3V的低壓工作，電壓可選用3~5V電壓供電。 此萬(wàn)年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
二、基本內(nèi)容及解決的主要問(wèn)題
1 本課題所研究的電子萬(wàn)年歷是單片機(jī)控制技術(shù)的一個(gè)具體應(yīng)用，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
（1）選用電子萬(wàn)年歷芯片時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮功能實(shí)在、使用方便、單片存儲(chǔ)、低功耗、抗斷電的器件。
�。�2）根據(jù)選用的電子萬(wàn)年歷芯片設(shè)計(jì)外圍電路和單片機(jī)的接口電路。
（3）在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)電路盡量簡(jiǎn)單。
�。�4）根據(jù)硬件電路圖，在開(kāi)發(fā)板上完成器件的焊接。
�。�5）根據(jù)設(shè)計(jì)的硬件電路，編寫(xiě)控制STC89C52芯片的單片機(jī)程序。
（6）通過(guò)編程、編譯、調(diào)試，把程序下載到單片機(jī)上運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的功能。
�。�7）在硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮提高人機(jī)界面的友好性，方便用戶操作等因素。
2 設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容要求：
（1）目的。
�。�2）設(shè)計(jì)指標(biāo)。
�。�3）畫(huà)出設(shè)計(jì)的原理框圖，并要求說(shuō)明該框圖的工作過(guò)程及每個(gè)模塊的功能。
�。�4）元器件清單。
�。�5）設(shè)計(jì)制作的進(jìn)程考慮時(shí)鐘及控制信號(hào)關(guān)系、測(cè)試、驗(yàn)證的順序?qū)懗龉ぷ鬟M(jìn)程。
�。�6）畫(huà)出各功能模塊的電路圖，加上原理說(shuō)明（如2、5進(jìn)制到10進(jìn)制轉(zhuǎn)換，10進(jìn)制到6進(jìn)制轉(zhuǎn)換的原理，個(gè)位到十位的進(jìn)位信號(hào)選擇和變換等）。
（7）畫(huà)出總布局接線圖（集成塊按實(shí)際布局位置畫(huà)，計(jì)數(shù)器到譯碼器的數(shù)據(jù)線、譯碼器到數(shù)碼管的數(shù)據(jù)線簡(jiǎn)化畫(huà)法但集成塊的引腳須按實(shí)際位置畫(huà)，并注明名稱。）
（8）描述設(shè)計(jì)制作的數(shù)字鐘的運(yùn)行結(jié)果和操作。
�。�9）總結(jié)：設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法，課程設(shè)計(jì)過(guò)程體會(huì)，對(duì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、方式、要求等各方面的建議。
3技術(shù)路線
1）收集、查閱相關(guān)技術(shù)資料，消化吸收，融會(huì)貫通，形成多種方案，設(shè)想、并分析選擇出較合理的方案。
2）對(duì)方案進(jìn)行分析對(duì)比作出選擇，選擇最優(yōu)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3）用proteus繪出工作原理圖，設(shè)計(jì)出程序流程圖。
4）運(yùn)用軟件工程設(shè)計(jì)理論及而向?qū)ο筌浖O(shè)計(jì)方法進(jìn)行需求分析和詳細(xì)設(shè)計(jì)。采用標(biāo)準(zhǔn)化程度高、程序可移植好的語(yǔ)言，以使所開(kāi)發(fā)的軟件將來(lái)能夠移植到不同的硬件環(huán)境下運(yùn)行。
5）用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的格式書(shū)寫(xiě)原程序清單，改進(jìn)程序的可讀性。
4 實(shí)驗(yàn)儀器、工具：
1）5V電源（或?qū)嶒?yàn)箱）4個(gè)人合用1個(gè)。
2）四連面包板1塊。
3）示波器2個(gè)（每班）
4）萬(wàn)用表5個(gè)（每班）。
5）鑷子1把。
6）剪刀1把。
5 實(shí)驗(yàn)器件：
1）網(wǎng)絡(luò)線2米/人。
2）共陰八段數(shù)碼管6個(gè)。
3）CD4511集成塊6塊。
4）CD4060集成塊1塊。
5）74HC390集成塊3塊。
6）74HC51集成塊1塊。
7）74HC00集成塊4塊。
8）74HC30集成塊1塊。
9）10MΩ電阻5個(gè)。
10）500Ω電阻14個(gè)。
11）30p電容2個(gè)。
12）32。7668k時(shí)鐘晶體1個(gè)。
13）蜂鳴器10個(gè)（每班）。
三、設(shè)計(jì)步驟與進(jìn)度安排
（一）、功能模、設(shè)計(jì)指標(biāo)：
1。顯示時(shí)、分、秒。
2�？梢�24小時(shí)制或12小時(shí)制。
3。具有校時(shí)功能，可以對(duì)小時(shí)和分單獨(dú)校時(shí)，對(duì)分校時(shí)的時(shí)候，停止分向小時(shí)進(jìn)位。校時(shí)時(shí)鐘源可以手動(dòng)輸入或借用電路中的時(shí)鐘。
4。具有正點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，正點(diǎn)前10秒開(kāi)始，蜂鳴器1秒響1秒停地響5次。
5。為了保證計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，由晶體振蕩器提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào)。
�。ǘ�、設(shè)計(jì)要求：
1。畫(huà)出總體設(shè)計(jì)框圖，以說(shuō)明數(shù)字鐘由哪些相對(duì)獨(dú)立的塊組成，標(biāo)出各個(gè)模塊之間互相聯(lián)系，時(shí)鐘信號(hào)傳輸路徑、方向和頻率變化。并以文字對(duì)原理作輔助說(shuō)明。
2。設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊的電路圖，加上原理說(shuō)明。
3。選擇合適的元器件，在面包上接線驗(yàn)證、調(diào)試各個(gè)功能模塊的電路，在接線驗(yàn)證時(shí)設(shè)計(jì)、選擇合適的輸入信號(hào)和輸出方式，在充分電路正確性同時(shí)，輸入信號(hào)和輸出方式要便于電路的測(cè)試和故障排除。
4。在驗(yàn)證各個(gè)功能模塊基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)電路的元器件和布線，進(jìn)行合理布局，進(jìn)行整個(gè)數(shù)字鐘電路的接線調(diào)試。 制作要求： 自行裝配、接線和調(diào)試，并能檢查和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，根據(jù)原理、現(xiàn)象和測(cè)量的數(shù)據(jù)分析問(wèn)題所在，加以解決。學(xué)生要解決的問(wèn)題包括元器件和面包板故障引起的問(wèn)題。
�。ㄈ⒃O(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容要求：
1。目的。
2。設(shè)計(jì)指標(biāo)。
3。畫(huà)出設(shè)計(jì)的原理框圖，并要求說(shuō)明該框圖的工作過(guò)程及每個(gè)模塊的功能。
4。元器件清單。
5。設(shè)計(jì)制作的進(jìn)程，考慮時(shí)鐘及控制信號(hào)的關(guān)系、測(cè)試、驗(yàn)證的順序，寫(xiě)出自己的工作進(jìn)程。
6。畫(huà)出各功能模塊的電路圖，加上原理說(shuō)明（如2、5進(jìn)制到10進(jìn)制轉(zhuǎn)換，10進(jìn)制到6進(jìn)制轉(zhuǎn)換的原理，個(gè)位到十位的進(jìn)位信號(hào)選擇和變換等）。
7。畫(huà)出總布局接線圖（集成塊按實(shí)際布局位置畫(huà)，關(guān)鍵的連接單獨(dú)畫(huà)出，計(jì)數(shù)器到譯碼器的數(shù)據(jù)線、譯碼器到數(shù)碼管的數(shù)據(jù)線可以簡(jiǎn)化畫(huà)法，但集成塊的引腳須按實(shí)際位置畫(huà)，并注明名稱。）
8。描述設(shè)計(jì)制作的數(shù)字鐘的運(yùn)行結(jié)果和操作。
9�？偨Y(jié)。 設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法，課程設(shè)計(jì)過(guò)程體會(huì)，對(duì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、方式、要求等各方面的建議。
四、方法、措施
1。本課題所研究的電子萬(wàn)年歷是單片機(jī)控制技術(shù)的一個(gè)具體應(yīng)用，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
�。�1）選用電子萬(wàn)年歷芯片時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮功能實(shí)在、使用方便、單片存儲(chǔ)、低功耗、抗斷電的器件。
�。�2）根據(jù)選用的電子萬(wàn)年歷芯片設(shè)計(jì)外圍電路和單片機(jī)的接口電路。
（3）在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)電路盡量簡(jiǎn)單。
�。�4）根據(jù)硬件電路圖，在開(kāi)發(fā)板上完成器件的焊接。
（5）根據(jù)設(shè)計(jì)的硬件電路，編寫(xiě)控制STC89C52芯片的單片機(jī)程序。
�。�6）通過(guò)編程、編譯、調(diào)試，把程序下載到單片機(jī)上運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的功能。
�。�7）在硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮提高人機(jī)界面的友好性，方便用戶操作等因素。
2。方案的論證與選擇
方案一：采用LED液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大，可顯示大量文字，圖形顯示多樣清晰可見(jiàn)，但是價(jià)格昂貴，需要的接口線多，所以在此設(shè)計(jì)中不采用LED液晶顯示屏。
方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合，如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi)且價(jià)格也相對(duì)較高，所以也不用此種作為顯示。
方案三：采用LCD液晶顯示屏 如果選擇此方案，將會(huì)降低系統(tǒng)的功耗，這樣就可以用電池供電，便于攜帶。但液晶顯示器價(jià)格較高且驅(qū)動(dòng)電電路復(fù)雜，使用起來(lái)有一定的難度。綜上所述，LED數(shù)碼管比較方便，但用液晶能更好的顯示數(shù)據(jù)時(shí)間，所以擴(kuò)展功能將數(shù)碼管換做液晶。
3。設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：
（1）要求學(xué)生根據(jù)原理和芯片引腳圖，分功能設(shè)計(jì)原理圖，并根據(jù)接線順序分步驟驗(yàn)證。
�。�2）容易出現(xiàn)故障為接觸不良。
a） 集成塊引腳方向預(yù)先彎好對(duì)準(zhǔn)面包板的金屬孔，再小心插入。
b）導(dǎo)線的剝線長(zhǎng)度與面包板的厚度相適應(yīng)（比板的厚度稍短）。
c）導(dǎo)線的裸線部分不要露在板的上面，以防短路。
d）導(dǎo)線要插入金屬孔中央。
�。�3）按照原理圖接線時(shí)首先確保可靠的電源和接地。
（4）注意芯片的控制引腳必須正確接好。
�。�5）檢查故障時(shí)除測(cè)試輸入、輸出信號(hào)外，要注意電源、接地和控制引腳。
�。�6）注意芯片引腳上的信號(hào)與面包板上插座上信號(hào)是否一致（集成塊引腳與面包板常接觸不良）。
�。�7）為了便于測(cè)試，可將2Hz信號(hào)直接輸入到各級(jí)計(jì)數(shù)器。
�。�8）接校時(shí)電路時(shí)可接模擬信號(hào)輸入（如1Hz和2Hz）測(cè)試輸出信號(hào)的切換正確后，再將秒進(jìn)位和分進(jìn)位信號(hào)接到校時(shí)電路，再接校時(shí)電路輸出到分計(jì)數(shù)器和時(shí)計(jì)數(shù)器。
�。�9）從較時(shí)電路接入信號(hào)時(shí)，必須將原進(jìn)位信號(hào)拔掉。
4。選題研究的主要內(nèi)容：
（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括顯示部分和數(shù)字時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)、顯示接口芯片的選擇、串口通訊芯片的選擇、電源模塊的選擇。
�。�2）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
（3） 系統(tǒng)調(diào)試和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)試
五、設(shè)計(jì)成果
在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，硬件方面主要設(shè)計(jì)了STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)、DS1302接口電路、DS18B20接口電路、鬧鐘及LCD顯示;軟件方面借助各個(gè)渠道的資料，主要設(shè)計(jì)了陽(yáng)歷數(shù)據(jù)讀取程序、陽(yáng)歷轉(zhuǎn)陰歷程序、溫度采集程序、鬧鈴程序以及LCD顯示程序;系統(tǒng)的調(diào)試主要是通過(guò)一塊STC89C52開(kāi)發(fā)板，再借助于Keil、STC以及少許自己搭建的外圍電路實(shí)現(xiàn)的;再此過(guò)程中，分步調(diào)試時(shí)顯示出了陽(yáng)歷的日期及時(shí)間，還有實(shí)時(shí)溫度，集中調(diào)試時(shí)沒(méi)有達(dá)到預(yù)
期效果。此萬(wàn)年歷具有讀顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
六、主要參考文獻(xiàn)[3]
[1]蘇平。單片機(jī)的原理與接口技術(shù)[M]。北京：電子工業(yè)出版社，2006：1—113。
[2]左金生。電子與模擬電子技術(shù)[M]。北京：電子工業(yè)出版社，2004：105—131。
[3]馬忠梅，籍順心。單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M]。北京航空航天大學(xué)出版社， 2001年
[4]樓然苗。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]。 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007。7
[5]朱思榮。51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)公歷與農(nóng)歷、星期的轉(zhuǎn)換[Z]。當(dāng)當(dāng)電子網(wǎng)
[6]李廣弟。 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M] 北京航空航天大學(xué)出版社，2004年 [7]王越明。電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)[J]。黑龍江科技信息，2004年
備注：
[1] 課題類型：產(chǎn)品設(shè)計(jì)類、工藝設(shè)計(jì)類、方案設(shè)計(jì)類等。
[2] 課題教學(xué)科研、生產(chǎn)實(shí)際、社會(huì)實(shí)際、模擬等。
[3] 期刊文獻(xiàn)：編號(hào) 作者。題名[J]�？�，年，卷（期）：起止頁(yè)碼。 圖書(shū)文獻(xiàn)：編號(hào) 著者。書(shū)名[M]。出版地：出版社，出版年：起止頁(yè)碼。
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