第一讲 电子钟的组成及工作原理.doc

多功能大尺寸LED时钟显示屏的设计与制作LED数码管时钟显示屏的组成及工作原理一、时钟显示屏的组成数码管时钟显示屏的组成电路如图所示：由电源电路，单片机最小系统，时钟电路，键盘电路，数码管驱动显示电路，温湿度检测电路，红外接收电路，光亮度检测电路，语音报时电路、电器控制电路，通讯电路等组成。图3-1 多功能时钟显示屏的组成框图二、时钟显示屏的工作原理时钟显示屏以单片机为核心完成对时钟芯片DS1302管理和数码管的驱动显示控制。数码管采用静态显示方式，由多片串入并出芯片74HC595(功能等同74HC164)级联的方式进行驱动。通过温湿度传感器实现温湿度的检测，红外接收电路完成无线调表和多种定时等时钟功能的设置，用按键也可实现时钟调整等以及各种时钟功能的设定。光亮传感器可以监测环境明暗，实时调整数码管的显示亮度。语音报时电路实现语音报时，电器控制电路可实现家用电器的定时控制或上课打铃的控制等，通讯电路可进行有线、无线通讯、控制等。 功能与特点一、功能：1、 年、月、日、时、分、秒、星期；2、 温度、湿度检测与显示；3、 农历日期的显示；4、 手动按键调表；5、 红外遥控器调表；6、 预留光亮度检测及显示亮度的自动调整；7、 预留继电器控制（10A，可实现定时打铃、家电定时控制等）；8、 预留语音报时和音乐报时功能；9、 预留RS232和485串行通讯接口，实现与微机通讯或远程通讯；10、 预留蜂鸣器提示音功能；11、 预留无线通讯接口，可实现无线通讯；12、 预留I/O接口，方便今后功能扩展。13、 电源保护电路，防止电源反接烧坏线路板元件；二、特点：1、 大尺寸，由1.52.3寸数码管显示；2、 农历、星期能跟随日期变化自动调整；3、 采用时钟芯片和备用电池，走时准确，断电不影响计时；4、 静态显示工作模式，延长时钟显示屏使用寿命；5、 采用新型单片机功能更强、速度更快；6、 硬件设计功能丰富；7、 可实现数码管显示亮度随环境明暗自动调节，人性化设计，使用舒适；8、 可实现多种显示模式，以实现节能目的；9、 软件开发可实现多种扩展功能；10、 插接件接口设计，便于组装、维护。11、 具有在系统可编程功能，可进行软件升级，实现功能扩展。时钟显示屏的主要电路图一、电源电路 电源电路二、单片机最小系统 单片机最小系统三、时钟电路 时钟电路四、数码管驱动显示电路 数码管驱动显示电路1 数码管驱动显示电路2五、时钟调节按键电路 时钟调节按键电路六、数码管显示接口电路 数码管显示接口电路七、温湿度传感器接口电路 温湿度传感器接口电路八、红外接收电路 红外接收电路九、语音报时电路 语音报时电路十、光敏传感器电路 光敏传感器电路十一、数码管显示接口电路 RS232串口通讯电路十二、蜂鸣器驱动电路 十三、喇叭驱动电路 蜂鸣器驱动电路 喇叭驱动电路十四、继电器驱动电路 继电器驱动电路十五、485通讯电路 485通讯电路 时钟显示屏主要芯片介绍一、单片机简介STC90C54AD 系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统 8051 单片机，12 时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择，内部集成 MAX810 专用复位电路,时钟频率在12MHz以下时,复位脚可直接接地。内部功能图见图3-8。 单片机内部功能框图特 点 ：1. 增强型 6 时钟/机器周期，12 时钟/机器周期 8051 CPU。2. 工作电压：5.5V - 3.8V（5V 单片机）/ 3.6V - 2.4V（3V 单片机）。3. 工作频率范围：0 - 40MHz，相当于普通8051的 080MHz。4. 用户应用程序空间4K/6K/7K/8K/10K/12K/13K/16K/32K/40K/48K/56K/61K字节。5. 片上集成 256 + 4096 字节 RAM。6. 通用 I/O 口（35/39 个），复位后为： P1/P2/P3/P4 是准双向口 / 弱上拉（普通 8051 传统 I/O 口） P0 口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K 程序3-5秒即可完成一片。8. EEPROM 功能。9. 看门狗，内部集成 MAX810 专用复位电路，外部晶体 12M 以下时，可省外部复位电路,复位脚可直接接地。10. 共 3 个 16 位定时器 / 计数器，其中定时器 0 还可以当成 2 个 8 位定时器使用。11. 外部中断 4 路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。12. 通用异步串行口(UART)，还可用定时器软件实现多个 UART。13. 工作温度范围： 0-75/-40 - +85。14. 封装： LQFP-44,PDIP-40，PLCC-44。二、. 时钟芯片DS1302简介DS1302是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线1.RES 复位，2.I/O 数据线，3.SCLK串行时钟。时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。DS1302 工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW。DS1302 是由DS1202 改进而来增加了以下的特性：双电源管脚用于主电源和备份电源供应，Vcc1 为可编程涓流充电电源，附加七个字节存储器。它广泛应用于电话、传真、便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等。主要的性能指标如下：l 实时时钟具有能计算2100年之前的秒分时日日期星期月年的能力还有闰年调整的能力l 31* 8位暂存数据存储RAMl 串行I/O口方式使得管脚数量最少l 宽范围工作电压2.0-5.5Vl 工作电流2.0V时,小于300nAl 读/写时钟或RAM 数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式l 8 脚DIP 封装或可选的8脚SOIC封装根据表面装配l 简单3 线接口l 与TTL 兼容Vcc=5Vl 可选工业级温度范围-40 +85l 与DS1202 兼容l 在DS1202 基础上增加的特性：对Vcc1 有可选的涓流充电能力；双电源管用于主电源和备份电源供应；备份电源管脚可由电池或大容量电容输入；附加的7 字节暂存存储器。三、74HC595简介74HC595芯片是一种串入并出的芯片,在电子显示屏制作当中有广泛的应用。 特点：595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。能够实现8位串行输入，8位串行或并行输出。100MHz的移位频率。595是硅结构的CMOS器件，兼容低电压TTL电路，遵守JEDEC标准。芯片为16脚封装，如图2.7所示。74HC595芯片管脚图74HC595芯片引脚说明及功能如表3.1、3.2所示。表 74HC595芯片引脚说明符号引脚描述Q0Q715， 1， 7并行数据输出GND8地Q79串行数据输出MR10主复位（低电平）SHCP11移位寄存器时钟输入STCP12存储寄存器时钟输入OE13输出有效（低电平）DS14串行数据输入VCC16电源表 74HC595芯片引脚功能表输入输出功能 SHCPSTCPOEMRDSQ7QnLLNCMR为低电平时紧紧影响移位寄存器 LLLL空移位寄存器到输出寄存器 HLLZ清空移位寄存器，并行输出为高阻状态 LHHQ6NC逻辑高电平移入移位寄存器状态0，包含所有的移位寄存器状态移入，例如，以前的状