电子闹钟设计报告Word文件下载.docx

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2010年12月6日

作品简介

本设计采用单片机（STC89C52）作为电子闹钟的计时与控制核心。

温度的检测采用单总线的温度传感器DS18B20，使得电路更为简化，利用52自身定时器为时钟定时与控制音乐发生。

但硬件电路的简化与不使用时钟芯片的设计就使程序设计略显复杂，但528K的程序容量可以轻松装入我的程序，使得设计可以成功实现。

1.设计功能

1.1基本功能

此次设计的电子闹钟可以显示年月日，时分秒，星期；

对闹钟可以设定年（2000-2099）月日，时分秒，闹钟开关；

到时后，闹钟响，屏幕出现timeup字样提醒。

此时按下闹钟开关键可使闹铃停止，显示正常。

基本显示示意图：

正常显示：

闹铃显示：

时间设定显示：

闹钟设定显示：

可以看到不同功能时会显示相应的提醒英文。

1.2.特色功能

1.2.1．温度显示

本闹钟除基本时间功能外还加入温度显示功能，使得使用者可以实时了解温度，及时的对自己的着衣进行调整适应不同气温。

显示的当前气温可到0.1℃，

采用的温度传感测温分辨率0.5℃。

1.2.2．音乐闹铃

闹钟的铃声不再是单调的音符，而是有旋律的音乐，闹钟用单片机自身定时器产生不同频率实现蜂鸣器音调的变化，奏出一首歌曲。

1.3.说明

（1）本闹钟程序设定为2000-2099年间的时间，此时间段内，程序可正常判断润平年，正确显示该月日期（一月31天，十一月30天等），星期可根据年月日自行判断正确显示。

（2）闹钟的显示背光可通过硬件开关关闭达到节能目的。

（3）程序错误时可用电源开关断电复位。

2.方案的选择与比较

2.1系统的基本方案

根据题目要求，系统可以划分为控制器模块，温度检测模块，计时模块，显示模块，音乐发声模块，电源模块等。

系统总的框架图如图

2.2各个模块的方案选择和论证

2.2.1控制器模块

根据题目要求，控制器主要用于控制显示，温度的检测，闹钟计时及闹铃。

对于控制器的选择主要有以下两种方案：

方案一：

采用51系列单片机作为控制器。

51系列单片机应用广泛，技术成熟，但是运行速度慢，内部资源较少，功耗大，但C52的2个定时计数器，1个计数器，8个中断源，足以满足题目要求。

方案二：

430单片机或PIC低功耗系列，此类单片机也可满足设计要求，且更加节能，但手边没有相应开发工具，且价格略贵。

综上，我们选用了方案一，采用了STC89C52，该单片机价格便宜，资源足够。

2.2.2显示模块的选择

本系统的显示信息主要有显示时间日期星期，温度，相应功能提示字符。

显示方案有二：

方案一：

采用数码管显示。

用数码管显示编程比较简单，价格便宜，但占用单片机IO口太多，而且显示的信息不多。

方案二：

采用液晶显示器显示。

用自带字符库的液晶显示模块，显示方便美观，而且人机交互界面也很友好，可显示的信息更为丰富。

综上分析：

因为液晶显示较为灵活，现实的信息量也大于LED数码管，故选择方案二。

2.2.3计时模块的选择

对于定时器，由于我们选用的单片机内部已经有定时器了，使用单片机内部的定时器已经可以实现系统的总计时功能，而且可以简化系统硬件，虽然定时时间没有专用的计时芯片精确，但误差也不会很大。

故我们采用单片机内部的定时器作为计时模块。

2.2.4电源模块的选择

采用两节电池供电。

但为达到单片机5V供电要采用升压电路及相应芯片，硬件实现复杂。

采用单节9V电池。

这样供电电路比较简单；

用7805稳压芯片可实现9v转5v。

考虑到硬件的简化，故采用方案二。

2.2.5测温模块选择

为使电路最大限度简化，数字温度传感器显然优于模拟温度传感。

在以前使用的温度传感器中，DS18B20独特的单线接口方式，在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，使得其脱颖而出，加之之前的一些使用经验使得编程容易许多。

故温度传感选DS18B20。

2.3系统的总的设计方案

控制器采用C52，温度模块采用DS18B20温度传感,显示模块采用LCD，电源采用9v电池供电，计时时模块采用52自带定时器。

3.系统的硬件设计及实现

3.1系统硬件的基本组成部分

（1）控制部分：

采用单片机控制显示、温度传感及蜂鸣器发声。

（2）传感器部分：

通过单线DS18B20与单片机交互信息。

（3）人机接口部分：

通过LCD液晶显示时间、温度、日期、星期等，

通过按键实现时间调节，闹钟设定。

3.2主要硬件电路的设计

4.软件部分的设计与实现

4.1总的系统的软件算法设计

4.2中断服务子程序：

中断服务程序中，总体思路是：

由于初值是3CB0H，所以装满定时器需要50ms的时间，从而20次中断为一秒，一秒之后，判断是否到60秒，若不到则秒加一，然后返回，若到，则秒赋值为0，分加一，依次类推。

包括日期显示的功能也是如此。

流程图如下：

5．实际测试中的问题、分析及解决办法

5.1实际测试中的问题及分析

1．仿真时，按键按下后，调节光标乱跳，无法正常调节。

问题分析，上课听老师分析是键盘抖动要对键盘消抖。

2．实际运行时，计时不够精确。

问题主要是程序执行时间计算误差。

3．LCD显示对比度与仿真时不同。

问题分析：

实际LCD要对其对比度进行适当调节消除‘鬼影’.

5.2问题的解决方案

1．键盘消抖可用硬件或软件，但由于硬件电路改动不便，采用软件消抖，即在按键按下后延时消抖，并加入松手检测。

2．实际计时不精确，我采用根据误差时间适当加减延时来微调。

3．LCD对比度调节问题我查了液晶手册，在1602三脚加了电位器调节此脚电压从而改变对比度。

6.结束语

通过这次对数字电子钟的设计作，让我了解了电路设计的基本步骤，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，要设计一个电路先进行软件模拟仿真再进行实际的电路制作。

但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。

而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。

所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。

通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际

通过电子钟的设计和制作，加深了对单片机的理解，能够更熟练地应用单片机实现预期的功能，对今后的工作有很大的帮助。

电子钟各项功能的实现，为自动控制的实现打下了理论基础，获得了实现方法。

当然，该电子钟还有很多不足之处，比如闹钟不能关闭，且只能定一个闹钟。

在今后的工作中还要对此加以研究，尽量实现更多的功能。

成品图：