数字时钟设计论文.doc

题目（数字时钟设计）学 校： 中山市技师学院系别： 电子应用系专业名称： 电子技术应用学 生 姓 名： 谢志安 . 林家俊 . 梁培坚组 别： 基础组指导教师姓名、职称： 黄江 (教师)完成日期: 2011 年 6 月 6 日数字时钟设计摘 要随着电子技术的发展，在诸如计时、控制等领域，设计出应用具有时间设置（小时和分钟），闹钟时间设置，闹钟开、关功能的多功能数字钟具有十分重要的意义。本次设计以单片计算机即单片微型计算机STC89C55芯片为主控核心，它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。加上触摸屏系统还有必要的外围电路，设计了一个多功能的电子时钟和创新的应用，它由9V直流供电。硬件方面，除了CPU外，使用OCMJ15X20D触摸液晶来进行显示，由DS1302产生时钟信号，在文章的最后，给出了数字钟的源程序、该系统软、硬件设计。关键词:单片机,触摸屏液晶，时钟芯片Digital clock designPick toWith the development of electronic technology, such as timing, control in the application fields, design with time Settings (hours and minutes), alarm time Settings, alarm clock opening or closing the function of multi-function digital clock has the extremely vital significance. This design with single chip computer is the single chip computer control STC89C55 chips for core, its small size, low cost, the function is strong, widely used in intelligent product and industrial automation. Plus a touch-screen system and the necessary peripheral circuit, design a multi-function electronic clock and innovative applications, it consists of 9V dc power supply. Hardware, besides CPU, the use of OCMJ15X20D touch LCD display, to produce the clock signal, by DS1302 at the end of the article, gives a digital clock the source program and the system hardware and software design.Keywords: microcontroller, touch screen LCD, clock chip目录1方案论证31.1单片机芯片的选择方案和论证31.2显示模块选择方案和论证31.3时钟芯片的选择方案和论证41.4电路设计最终方案决定52系统硬件设计与实现52.1电路设计框图52.2系统硬件概述52.3主要单元电路的设计62.3.1单片机主控制模块的设计62.3.2时钟电路模块的设计62.3.3 触摸显示模块设计72.3.4电路原理及说明83系统的软件设计83.1程序流程图84测试与结果分析94.1硬件测试94.2软件测试95课设总结9致谢10参考文献10附录一：系统电路图11附录二：系统程序清单12附录三：系统元器件清单181 方案论证1.1 单片机芯片的选择方案和论证方案一: 采用AT89S52芯片作为硬件核心，具有8K在系统可编程Flash存储器，内部也是具有256字节 RAM 存储空间。方案二:采用STC89C55芯片作为硬件核心, 具有20K在系统可编程Flash存储器,比AT89S52多12K 的Flash ROM, 内部也是具有1280字节 RAM 存储空间,比AT89S52多出1024字节的RAM 存储空间。综合以上两种方案考虑，本设计需要的ROM 较大。STC89C55比AT89S52大的 ROM，选择方案二。1.2 显示模块选择方案和论证方案一： 采用LED数码管,LED数码管由8个发光二极管组成，每只数码管轮流显示各自的字符。由于人眼具有视觉暂留特性，当每只数码管显示的时间间隔小于1/16s时人眼感觉不到闪动，看到的是每只数码管常亮。使用数码管显示编程较易，但要显示内容多，并且缺乏创新性。方案二：采用OCMJ15X20D触摸液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,再加上触摸屏的功能, 触摸系统，逐渐取代传统的键盘。触摸屏能更加直观的表达到系统的操作方式和应用，大大减少了因为按键布局和用户界面功能进出设置不明晰而经常按错键。同时减少了键盘占用的空间，从缩减了产品的体积。省了很多麻烦，所以在此设计中采用OCMJ15X20D触摸液晶显示屏。以上两种方案综合考虑，选择方案二。1.3 流量的检测及方案的选择方案一：工业上常用的流量计按其测量方法可分为容积式流量计和速度式流量计两类，涡轮式、电磁式、差压式、超声波式等流量计均属速度式流量计，其流量为：Q = jkvdi.其中 V. 流体的速度；K. 整定系数；Q.流量。齿轮方案二：DS1302时钟芯片是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能。采用三线接口与CPU进行同步通信。同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。综合以上两种方案考虑，选择方案二。1.4 电路设计最终方案决定综上各方案所述,对此次作品的方案选定:本电路是由STC89C55单片机为控制核心；时钟电路由DS1302提供，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，同时具有掉电自动保存功能；显示部份由OCMJ15X20D触摸液晶显示，可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,再加上触摸屏的功能；蜂鸣器主要作为正点报时和闹钟铃声。2系统硬件设计与实现2.1 电路设计框图STC 89C55COMJ15X20D带触摸显示模块320*240DS1302时钟芯片蜂鸣器图1：电路设计框图2.2 系统硬件概述采用STC89C55作为主控制系统；DS1302提供时钟；OCMJ15X20D触摸屏显示和接触了屏幕上的图形按钮时，可用以取代机械式的按钮面板；蜂鸣器作为正点报时和闹钟铃声。2.3 主要单元电路的设计2.3.1 单片机主控制模块的设计 P0是OCMJ15X20D发送和接收LCD数据。P1.1是控制蜂鸣器。P1.2P1.4是读DS1302。P2是OCMJ15X20D写命令，P3是对OCMJ15X20D的使能端 如图2 所示：图2：主控制系统2.3.2 时钟电路模块的设计图.3示出DS1302的引脚排列，其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768KHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RSTS置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电动行时，在Vcc大于等于2.5V之前，RST必须保持低电平。中有在SCLK 为低电平时，才能将RST置为高电平，I/O为串行数据输入端（双向）。SCLK始终是输入端。图3 DS1302引脚图2.3.3 显示模块的设计如图4为LCD显示模块 图5 OCMJ15X20D2.3.4 电路原理及说明如图1所示，采用STC89C55作为主控制系统； DS1302提供时钟；OCMJ15X20D触摸屏显示和接触了屏幕上的图形按钮时，可用以取代机械式的按钮面板；蜂鸣器作为正点报时和闹钟铃声。3系统的软件设计开始3.1程序流程图液晶初始化系统初始化时钟界面选择功能帮助游戏时钟时钟设置闹钟返回图5主程序流程图4 测试与结果分析4.1 硬件测试用万能表对电路线路进行检查，主要检测（1）线路是否连对；（2）是否短路了。接着对电路进行通电，通过测试程序对COMJ15X20D触摸屏进行检测是否显示正常。4.2 软件测试数字时钟是多功能的数字型，可以看当前日期,时间，闹钟，游戏包括（贪食蛇，俄罗斯方块）功能很多，所以对于它的程序也较为复杂,通过完成一个模块就直接在COMJ15X20D触摸屏进行检测,一个模块写完就进行一次检测。最后经过多次的模块程序的修改和调试，最终达成了预想的目的。5总结设计总结：在这次设计当中，能在预期的时间里完成，能实现基本功能（1）有“时”、“分”、“秒”显示，一分钟误差小于10秒；（2）有校时及预置时间功能；（3）可设置一组闹钟功能；还能完成了扩展部分（1）具有整点报时功能；（2）可任意设置三组闹钟；（3）可实时显示“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”、“星期”；并且还设置了游戏（贪吃蛇、俄罗斯方块），供用户体验触摸屏的娱乐应用。同时还发现了触摸屏缺点： 1.电阻式的触摸屏由于需要一定的压力，时间长了容易造成表面材料的磨损，影响产品的正常使用寿命； 2.电阻式的触摸屏它的灵敏度不容易调整，容易出现灵敏度的不均衡，A点灵敏，B点迟钝的现象常会发生 3.电阻式的触摸屏对付干扰的能力较弱，防止误动作的能力较差。任何东西碰到都会引起动作。同时环境变化也会造成精度的漂移 。设计心得及体会：通过这次设计，使我深深地认识到学好专业课的重要性，也理解了理论联系实际的含义，从而进一步加深了我对专业知识的了解和认识及动手的能力。这个设计是对我们过去所学知识的系统提高和扩充的过程，为今后的发展打下了良好的基础。虽然这次设计中对于所学知识的运用和衔接还不够熟练，作品完成的还不是很出色，但是我将会在以后的学习和工作中继续努力、不断完善。致 谢感谢学院给我们提供了一个展现自我的舞台，给我们一次难得煅炼的机会，使得我们的专业技能和动手能力都有了很大的提高。在做课设的日子里得到了曾教师和黄老师的悉心指导，在此向他们致以最诚挚的谢意。感谢提供相关技术帮助的老师和同学，你们的支持和鼓励使我们对这次作品的完成有了信心和动力，也给予了我们很大的帮助和支持，我们在此深表谢意。参考文献1 刘勇 编 数字电路 电子工业出版社 20042 陈正振 编 电子电路设计与制作 广西交通职业技术学院信息工程系 20073 杨子文 编 单片机原理及应用 西安电子科技大学出版社 20064 王法能 编 单片机原理及应用 科学出版社 2004附录一: 系统电路图附录二：实物图1.时钟界面:2.菜单主界面:3.闹钟界面:附录三：系统局部程序:1.主函数:#include #include _include.hunsigned char idata *RAM_P;unsigned int idata *u16_RAM_P;unsigned char idata RAM_BUFFER128;void main(void)CLRWDT();OS_Intial();OS_Start();2.系统定时器函数:#include #include os_c51.h#include task.h#define INT8U unsigned char #define INT16U unsigned int INT8U OS_TaskUpdtate_Count;void Timer0_Configuration(void)EA = 1;ET0 = 1;TR0 = 0;TMOD = (TMOD|0xf0) | 0x01;TH0 = (65535-1000) / 256;TL0 = (65535-1000) % 256;TR0 = 1;void Interrupt_Configuration(void)Timer0_Configuration();void Timer0_Interrupt(void)interrupt 1 TL0 = (65535-1000) % 256;TH0 = (65535-1000) / 256;if(OS_TaskUpdtate_Count 0)OS_Task_Updtate();OS_TaskUpdtate_Count-;elseOS_TaskUpdtate_Count+;INT8U OS_Task_wTimerCountMAX_TASK; /4void OS_Task_Updtate(void)INT8U i;for(i=0;iMAX_TASK;i+) /for i=0;i4;i+if(OS_Task_wTimerCounti 255)OS_Task_wTimerCounti+;void OS_Intial(void)INT8U i;for(i=0;iMAX_TASK;i+) /for i=0;i4;i+OS_Task_wTimerCounti = 0;Interrupt_Configuration();void OS_Start(void)Task_Intial();Task_Start();#include #include _include.hconst INT8U TASK_TIMER_COUNTER = 10,10,21,50,;INT8U Task_Manage(INT8U wTask) /任务管理INT8U i; CLRWDT();if(OS_TaskUpdtate_Count 0)OS_TaskUpdtate_Count-;OS_Task_Updtate();for(i=0;i= TASK_TIMER_COUNTERwTask)OS_Task_wTimerCountwTask -= TASK_TIMER_COUNTERwTask;return