电子时钟论文.docx
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电子时钟论文
FoshanUniversity
“好帮手”电子设计竞赛（论文）
电子时钟（题目G）
一．参赛队员
1.姓名：
刘宇骏专业班级：
09电气工程与自动化3班
2.姓名：
刘文龙专业班级：
09电气工程与自动化3班
3.姓名：
陈湛专业班级：
09电气工程与自动化3班
二．指导教师：
王方连
二〇一一年五月
目录
摘要1
正文
一.总体方案设计2
1.方案设计2
2.方案对比论证3
3.最终选择方案3
二.单元模块设计设计3
1.核心控制模块3
2.显示模块4
3.键盘输入模块4
4.USB电源供电模块5
5.声光信号模块5
6.扩展模块6
三.系统调试7
1.硬件部分7
2.软件部分7
四.结果分析7
1.时钟走时误差7
2.电子时钟功能说明8
五.设计总结8
参考文献9
附件
1.电路原理图10
2.电路图11
摘要
多功能数字钟的应用非常普遍，由单片机作为数字钟的核心控制器，通过它的时钟信号进行实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。
通过键盘可以进行校时，定时等功能。
本系统利用单片机实现其具有计时，校时等功能的数字时钟，是以单片机STC89C52为核心元件同时采用LCD12864液晶同时显示“时，分，秒，星期，年，月，日”的现代计时装置。
显示极具人性化，另外具有校时功能，闹钟功能和节电保护功能。
利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活，便于功能的扩充等优点，如在电路板上预留有电源输出，温度传感插座等插座，便于功能扩展。
关键词：
电子闹钟；STC89C52；LCD12864；节电保护；人性化显示；
正文：
一．总体方案设计
1.方案设计
方案一：
方案二：
2.方案对比论证
方案一、二的电源供电模块、键盘输入模块、声光信号模块和核心控制模块都是一样的，主要的不同在于显示模块。
显示模块对比：
方案一、数码管。
LED数码管亮度高，驱动简单，成本低。
采用4位8段共阳极数码管能作为显示输出，但其显示内容单调，显示较多内容时需要多个数码管才能实现，且他人难以读懂，显示不够人性化。
方案二、12864带中文字库液晶。
12864M-1，一种图形点阵液晶显示器，主要由行驱动器、列驱动器和126*64全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示，也可以显示8*4个（16*16点阵）汉字，与外部CUP接口可采用串行或并行方式。
虽然价格较高，但其显示内容丰富，他人容易读懂显示内容，便于人性化的设计。
对比结果：
由于电子时钟的设计需要显示多项时间数据，显示所需的英文字母或汉字数码管都难以实现，所以采用显示内容丰富的12864液晶显示器，以便达到人性化显示。
3．最终选择方案：
方案二。
二．单元模块设计
1.核心控制模块
主要元件：
STC89C52芯片一块，11.0592MHz石英晶振1个，30pf陶片电容2个
模块介绍：
石英晶振旁边的两个电容接地，实际上就是电容三点式电路的分压电容，接地点就是分压点。
以接地点为参考点，振荡引脚的输入输出是反相的，但从并联谐振回路即石英晶体两端来看，形成一个正反馈以保证电路持续振荡。
晶振电路为89C52提供稳定的时钟频率，使单片机有稳定的工作周期。
本设计主要是通过单片机定时计数器的功能来实现时钟的计时功能，并通过控制各个I/O口的高低电平来控制系统的外围设备，实现整个时钟所需的各种功能。
2.显示模块
主要元件：
10K电阻1个，5.1K电阻1个，S8550三极管1个，20孔插座1个，排针若干，12864液晶显示器1个。
模块介绍：
LCD12864的第18脚是倍压输出脚，输出高电平，而3脚是背光灯控制引脚，S8550三极管的主要作用是利用其导通与截止的特性作为开关使用，从而达到随时控制液晶背光灯的开关，通过软件可实现闹铃响时液晶显示闪烁和节电保护功能（即一定时间内无输入时自动关背光，达到节电功能）。
该模块的主要作用是显示所需要是时间，及操作提示。
3.键盘输入模块
主要元件：
4脚按钮4个。
模块介绍：
在该模块中，采用四个按键作为电子时钟的控制输入，通过按键实现时钟设置、定时等功能。
电路中将四个按键的一端接公共地，而单片机的P3口默认为高电平，一旦按键被按下，则该按键对应的额管脚被拉低，通过扫描按键即可知道用户所要实现的功能，调用相应的按键子程序来完成该操作。
由于机械开关会有“抖动”现象，会影响输入扫描，这里采用了软件去抖延时的方法消抖。
4．USB电源供电模块
主要元件：
6角自锁开关1个，红色LED灯1个，USB电源插座1个，104陶片电容1个，1000UF/16V点解电容1个。
模块介绍：
该模块通过外接USB电源，为系统提供稳定的电源。
电容的主要作用是滤波，使电流更稳定。
5．声光信号模块
主要元件：
蜂鸣器1个，S8550三极管1个，5.1K电阻1个，2K电阻5个，红LED灯2个，黄LED灯2个，绿LED灯1个，排针两枚。
模块介绍：
该模块的作用主要是在闹铃时间到达时，提供声光信号。
LED灯主要是以流水灯的形式闪烁，蜂鸣器以一定的频率发出声响。
在发声部分中，三极管主要起到开关作用，当P37被置低时，三极管导通，使蜂鸣器发出声响
6.扩展模块
主要元件：
排针
模块介绍：
A.电源输入输出模块。
该模块可通过杜邦线外接稳定电源，也可作为电源输出5V直流电源。
B.程序烧写模块。
该模块可通过杜邦线与实验板连接将修改的程序烧写入单片机，避免了单片机打频繁拔插，方便调试时修改程序。
C．温度传感器扩展模块
A．电源输入输出模块
B．程序烧写模块
C.温度传感器扩展模块。
该模块可直接接温度传感器，通过程序的调节，使闹钟具有测量和显示周围环境温度的功能。
三．系统调试
1.硬件部分
1.1调试方法：
由于液晶显示器无法在仿真软件中显示出来，所以整个调试过程都是以实物测试为主。
通过万用表来测量各部分参数是否正确。
1.2调试内容：
（1）电路板制作出来后，用万用表检测各条线路是否有短线的情况出线，有的话要及时补线
（2）检测系统所需要的发光二极管，电阻等元件是否能正常工作，参数是否达标。
（3）电路焊接完成后，在上电之前用万用表测量电源与地之间是否短接。
（4）上电之后要用自制测试笔观察电路中电位变化的情况，与设计当初的情况相比较，找出差别，并进行分析。
（5）烧入程序，看硬件电路是否按照要求工作。
2.软件部分
2.1调试方法：
在Keil软件上实现程序的编写，每完成一个模块或者函数调试一次看是否出错。
无错误后将程序烧写入实验板或做好的硬件电路中，按单步调试的方法，测量模块功能是否实现。
2.2调试内容：
（1）测量“时、分、秒、年、月、日”的加减调节是否正确，以及进位显示是否正常。
（2）测试润年的日期显示是否正确。
（3）测试星期是否能跟随日期的变化而正确显示。
（4）测试闹铃是否按时发出声光信号，闹铃能否持续一分钟，以及能在闹铃响时直接关闭闹铃。
（5）通过与电脑走时的对比得出某个时间段本系统的走时误差，修改中断的时间参数，来调节时钟走时误差，直至把误差减少到可接受程度。
四．结果分析
1.时钟走时误差
作为电子闹钟的主要功能，显示时间要保证其精确度，经过反复调试，本电子时钟能做到基本与标准时钟同步。
序号
时间段
时间参数
时间误差
一天误差
1
5分钟
50000*18
快7秒
33分42秒
2
6分钟
55000*18
慢24秒
96分
3
5分钟
53000*18
慢10秒
48分
4
5分钟
51500*18
慢2秒
9分42秒
5
10分钟
51150*18
快1秒
2分24秒
6
30分钟
51225*18
慢3秒
2分24秒
7
3小时
51190*18
慢6秒
48秒
8
12小时
51170*18
慢7秒
14秒
9
12小时
51165*18
慢2秒
4秒
2.电子时钟功能说明
题目要求
实际情况
达标
情况
基本要求
不得使用时钟芯片。
以89C52单片机做为主控芯片。
合格
一天内走时误差不得超过3分钟。
一天内走时误差低至4秒。
优秀
具有定时、校时功能
定时、校时界面人性化，有中文操作提示。
良好
定时时间到，自动启动声光信号，持续一分钟。
定时时间到，液晶屏幕闪烁，蜂鸣器以一定频率发声，5个发光二极管以流水灯的形式循环闪烁
良好
显示内容包括星期、时、分、秒
显示内容丰富，除了时、分、秒、星期外，还添加了年、月、日和励志语。
良好
发挥部分
显示添加年、月、日
添加了年、月、日并考虑到润年的影响，年份可调时间范围为100年
合格
报时设置具有永久性
报时具有永久性，且可选择开启或者关闭报时
合格
其他
增加了节电保护功能，一定时间内无输入操作将自动关闭液晶屏背光灯，且进入无背光的时间可调。
良好
五．设计总结
通过这一个月的制作电子时钟的过程，发现了自身很多的不足，但也同样的学到了很多东西。
在整个制作过程中，遇到了很多问题，但在不断思考不断求证的过程中，通过XX，通过师兄，通过老师，最终还是把它们克服了，这让我学到了非常多的东西。
整个过程最大的感触就是自身知识的不足，有很多东西是课程已经学过的，但当时没有好好学，使我绕了不少弯，今后一定要好好学好理论课程，扎实的理论基础才是实践的根基。
从完全没接触过LCD12864，到现在能随意显示所需要的东西；从对制作电路板完全不懂，到做出一块合格的电路板······这个过程虽然艰辛，但却充实使我受益匪浅，这个时候我才深刻体会到比赛，做重要不是结果，而是为之努力奋斗的过程！
参考文献
郭天翔.新概念51单片机C语言教程【M】.北京：
电子工业出版社，2009
附录
附1：
电路原理图
附2：
电路图
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