电子信息工程毕业论文带程序

宜宾学院本科毕业设计（论文） 本科毕业论文（设计） 题 目： 基于单片机的简易灯光时钟设计 专 业： 电子信息 工程 学生姓名： 谢远猷 学生学号： 100305044 院 系： 物理与电子工程学院 年级、班： 10 级 5 班 指导教师： 文良华 2014年 5 月 6 日宜宾学院 Y I B I N U N I V E R S I T Y 宜宾学院本科毕业设计（论文） I 摘要 本文介绍了一个基于单片机的简易灯光时钟的设计 ,它具有显示年、月、日、时钟、分钟和秒、星期的显示功能，还具有闰年补偿等功能，时钟芯片采用的是且可以掉电保存。单片机通过读取 示在液晶屏幕上面。本设计包含 4个按键，编号分别为1、 2、 3、 4，每个按键的功能分别为功能选择、光标移动、加按键以及减按键，可以设置闹钟，当 片机可以驱动蜂鸣器进行闹铃提醒。除此之外，系统还附带整点报时，以及任何时候通过按键语音报时功能。 关键词 ： 单片机； 鸣器； 钟；语音报时； 宜宾学院本科毕业设计（论文） is to a is on It of of is is of on CD ,2,3,4, to on in on by in 宜宾学院本科毕业设计（论文） 目录 摘要 . I . 一章 绪论 . 1 的和意义 . 1 系统实现的主要功能 . 1 第二章 总体方案论证与设计 . 2 和论证 . 2 . 2 . 2 . 3 . 3 源模块 . 3 . 3 第三章 . 5 . 5 片机的最小系统设计 . 5 . 6 晶原理介绍 . 6 . 6 . 6 . 7 . 8 . 8 . 10 . 10 件电路设计 . 11 音模块设计 . 11 第四章 . 12 . 12 . 16 . 18 . 18 . 18 参考文献 . 20 致谢 . 21 附录 . 22 宜宾学院本科毕业设计（论文） 系统整体原理图 . 22 系统 . 22 元件清单 . 24 系统源程序 . 25 宜宾学院本科毕业设计（论文） 1 第一章 绪论 的和意义 现代社会已经迈上了信息化的步伐，微电子技术的发展也越来越快，单片机的运用也日渐广泛。无论是通信业的学生，老师或者是研发人员，对于单片机的运用均青睐有加，因此单片机已成为研发人员必须掌握的能力之一，而且单片机也会发展成为一个高薪行业。 而时钟 作为电子类 的一个 小设计 ， 不仅 深受人们的喜爱 ，也是单片机实验中一个 非常 常 见 的题目。 由于单片机给人有很大的发挥空间 ， 是以会 对 制作人以高要求对待 ， 并且 在 掌握设计的同时程序要以简洁为主 ，功能上 要能满足人们需求 ，显示界面 要 大胆创新，标新立异 。 且精度很是高、并且有夜视功能，还扩展出多种与人方便功能。 本设计中的简易灯光时钟既是一个时间控制系统，又包含温度检测系统，既能准确无误的显示出正确的高精度的时间又能检测当前的温度 本文提出了 以 列单片机为核心， 采用 为电子时钟的核心芯片的设计 方案 ， 与 温度传感器 示 、 时钟芯片 键等模块组成硬件 的电子电路 系统。 显示采用 实现显示年、月、日、时、分钟、秒、星期、温度。设计过程中使用 件，采用 C 语言编程；此外，还要从多方面保障系统的稳定性，提高系统的性能指标 本设计 可以对时间 进行实时的 校准，读取 时间 方便、 能 直观显示 实时时间 、功能 方面体现 多样 话 、 简单明了的电路 、 低廉的成本都是该设计的 优点， 满足未来电子设计的发展要求 ，市场前景 好 。 系统实现的主要功能 本系统设计制作一个基于单片机的简易灯光时钟。能实现以下几种功能： （ 1）键盘扫描，设计按键扫描程序下载到单片机，每个按键赋予一个功能，单片机通过扫描程序检测用户按键，确定后实现功能。 （ 2）通过单片机的 集，并实时显示年，月，日，时，分，秒，和星期在液晶屏上，并且可以设置时间，系统不供电的情况时钟芯片依然可以由后备纽扣电池供电，使其掉电时间保存。 （ 3）用户可以设定闹钟时间，当时间到了之后，系统自动驱动蜂鸣器发响。 （ 4）系统附带有整点报时功能，以及任何时候通过按键报时功能。 （ 5）系统还带有测温功能，单片机可以实时读取 宜宾学院本科毕业设计（论文） 2 第二章 总体方案论证与设计 本系统可以由主控、显示、时钟、温度检测、电源等模块组成，以下是讨论这几个模块的选型和论证。 控模块的选型和论证 方案一： 采用 列单片机，该单片机是 司 1996 年开始推向市场的一种 16 位超低功耗的混合信号处理器。其内部集成了很多模拟电路、数字电路和微处理器，提供 12 位 有采样、保持、自动扫描，有2 个 16 位计数器等强大的功能。但芯片价格昂贵，不适合一般的设计和开发。方案二 采用 52 系列的单片机，该单片机具有可靠性高，价格成本低，解密难，高性能的特点， 32 个 ，且 列的单片机可以在线编程、调试。 因此选用方案二中的 52 系列单片机作为主 控芯片。 示模块的选型和论证 方案一： 用点阵式数码管显示，它是由发光二极管八行和八列显示文本，更适合用于显示文字，如进行数字显示使用就太浪费了，而且价格比较高，所以不用此种作为显示。 方案二： 使用 码管动态扫描， 码管虽然价格适中，最适合数字显示，采用动态扫描的方法与单片机连接，单片机口线占用得少。但是由于数码管动态扫描需要借助 74位寄存器， 74调试的时候，电路方面常出故障，所以不采用 码管作为显示。 方案三： 选用 晶显示屏，它可以清晰可见 的显示文字，图像，功能很是强大，关于本设计的要求，我们使用一个 能满足要求，成本低，虽然接口线有点多，但是调试会很方便。 所以本设计中方案三中的 显示屏作为显示模块。 钟芯片的选型和论证 方案一： 用程序控制单片机实现时间计数。采取该方案虽然能够缩小时钟芯片的使用量，节省成本开支，但是，误差会非常大。 方案二： 采用 钟芯片实现时钟， 美国 司推出的一种性能比较高、性价比高，功耗较低、带 实时时钟电路，它可以对年、月、日、时钟、 分钟、秒以及星期进行计时，还能进行闰年补偿，面含有一个 8*31 的 储器，用于临时存放数据。要特点是采用串行数据传输，具有可编程充电和掉电保护功能，采用普通 振作为标准时钟。 因此本设计中采用方案二中的 为时钟模块 宜宾学院本科毕业设计（论文） 3 度检测模块的选型和论证 方案一： 输出电流与绝对温度成比例。电源电压在 4 V 30 调节系数为 1 A/流调节器。 通过 激光调整 的 片 内薄膜电阻，用于校准 装置 ，使该器件在 25C 时 有 A 的输出 电流。 由于该芯片输出为模拟量还同时需要 此不适用于本设计 方案二： 字温度传感器耐磨耐碰，体积小，主要根据应用场合的不同而外观 不同， 途广泛，如 电缆沟测温，机房测温，弹药库测温 、 农业大棚测温，高炉水循环测温，锅炉测温，洁净室测温等场合。 使用场合广，价格低，实用性强。 因此本设计采用方案二中的 片进行温度采集。 点报时模块的选型和论证 整点报时模块集成的语音芯 片 一款具有 出的 音标准芯片，该芯片内部集成了 09 以及一些常用单位的录音。使用时只要根据录音存放的位置依次读出就能播报出当前的重量和价格。 源模块 方案一： 选用以下两块芯片 过这 2块芯片，我们可以很容易的得到正负 5V，正负 12由于本设计需求各模块体积小，而自制电源体积较大，故不采用此方案。 方案二 ： 采用 能够下载程序，也能供电，一举两得，故采用此方案。 统整体设计概述 语 音 芯 片 扬 声 器蜂 鸣 器 模 块主 控 模 块单 片 机液 晶 显 示 模 块L C D 1 6 0 2温 度 测 量 模 块D S 1 8 B 2 0时 钟 模 块D S 1 3 0 2按 键 模 块图 统结构框图 本系统是以 片机为核心，首先要对系统进行初始化，然后单片机对键盘， 模块进行扫描，实现对键盘的响应，实时显示分钟、秒宜宾学院本科毕业设计（论文） 4 等，对 1602 液晶显示，闹钟、温度测量等功能，其中，单片机起到控制和协调各功能模块的工作。系统的结构框图见图 宜宾学院本科毕业设计（论文） 5 第三章 控模块 单片机在全部设计中起到了统领全局，承前启后的作用，在该设计中单片机需要完成的任务主要有对键盘扫描，对 行及时的检测，驱动蜂鸣器，驱动液晶显示需要显示的内容，所以，在本设计中我们选用 52系列的单片机作为系统的总控制模块。 如图 示为 片机的结构框图。 时 钟 电 路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K M 1 2 8 R 2 1 个定 时 个 / 计 数 器 2C P 控 制中 断 系 统5 个 中 断 源2 个 优 先 级串 行 口全 双 工 1 个4 个 并 行 口X T A L 2 X T A L 1R S A L E P 1P 2P 3V s sV c 片机结构框图 片机的最小系统设计 3 4 5 6 7 8 90K 排阻+5文） 6 图 片机最 小系统电路图 图 钟电路选用 12用是为单片机提供一个时钟基准，其执行一条指令需要一个机械周期，单片机的复位电路是让单片机的状态回到刚上电的状态，因为 ，所以需要上拉电阻才能正常工作。 晶显示器简介 由于本设计中要求显示界面显示一些参数，因此这里选用了 为界面显示，可以把一些相关的参数进行显示。 晶原理介绍 显示部分选用 以必要的外接电路组成显示 模块，单片机控制带字符的 中选出要显示的字符，设置光标，将之前查找到的字符在此对应即可。 晶模块简介 晶模块的引脚图如图 示。 图 脚图 液晶 寄存器选择控制如表 1。 表 1 寄存器选择控制 （清除屏 幕内容显示 等） 0 1 读位 地 址计数器（ 和 1 0 写入数据寄存器（显示各字型等） 1 1 从数据寄存器读取数据 晶显示部分与 接口 如 图 示。用 作为数据线，用 别作为 R/W、 中 为片选信号，在出现下降沿的时候触发 ， 寄存器选择信号 ， R/W 是读写信号， 在整个显示 模块 中，我们主要 设宜宾学院本科毕业设计（论文） 7 计 步骤 如下： 首先进行清屏， 显示模块初始化 。然后将 接口数据位设置为 8 位，显示行数 设置 为 2 行， 设定 字型为 57 点阵，然后取消光标和字体闪烁 , 显示设置为整体 显示 ，最后设置为正向增量方式且不移位。 将 要显示的字符送到 对应 的数组中， 最后进行 统 一显示 。 3 4 5 6 7 8 90K 排阻V+5V+5 接口 盘模块设计 本按键模块按键一端接单片机的 I/O 口，另一端接地，由于单片机的 I/O 口内部都有上拉电阻，所以在没有按键按下的时候，我们会检测到高电平，当按键被按下， I/O 口与地面等电势，此时为低电平，因此通过 I/O 端口的状态变化检测即可知道按下了哪个按键。 4 个按键分别代表以下功能，第一为功能选择按键，可以切换不同参数设置界面，第二个为切换按键，可以切换时、分、秒等参数进行设置，第三个为增加按键，第四个为减少按键。其中按键还可以设置闹钟 ，重置时间等功能。键盘模块电路图如图 示。 宜宾学院本科毕业设计（论文） 8 鸣器模块设计 本设计还带有闹钟功能，用户可以通过按键设定好闹钟，当当前时间跟闹钟时间一致的时候，单片机就可以驱动蜂鸣器发声。 通过试验，发现单片机的 I/因为蜂鸣器的工作电流一般比较大，所以我们利用三极管开关电路来提供足够大的驱动电流。本处选用的是 8550三极管，它是一个 基极给低电平的时候三极管导通，这时候蜂鸣器发声，当给高电平的时候，三极管关闭，蜂鸣器不发声。 蜂鸣器模块的电路 图如图 1鸣器驱动电路电路图 钟模块的设计 在本设计中，时钟模块的设计，我们把 块串行日历时钟芯片作为核心，因为 有与单片机的连线很少，节省单片机的系统资源的有点，单片机通过 I/O 读取 的数据可以得到实时时间。 由于采用单片机作为计时模块会占用硬件资源，而且采用中断、查询等方式也要耗费单片机的资源，可能会造成很大的浪费，而采用 性能、能对年、月、 日、星期、时、分、秒进行计时，并且低功耗，可以进行闰年补偿的时钟电路，工作电压为 用 24小时或是 12小时的格式。此外， 用双电源供电，主电源和备用电源， 模块整体供电中提供电压相对低的电压，而 由 宜宾学院本科毕业设计（论文） 9 # /按键 #(,初始化定时器 ; /初始化液晶 ， 时间的函数 ; /读取 间 ,1,(4); /在液晶上显示年的十位 ,1,(;/在液晶上显示年的个位 ,1,-); /在液晶上显示字符 - ,1,(4); /在液晶上显示月的十位 ,1,(; /在液晶上显示月的个位 ,1,-); /在液晶上显示字符 - ,1,(4); /在液晶上显示日的十位 ,1,(; /在液晶上显示日的个位 ,2,(4); /在液晶上显示十的十位 ,2,(; /在液晶上显示十的个位 ,2,:); /在液晶上显示显示字符： ,2,(4); /在液晶上显示分的十位 ,2,(; /在液晶上显示分的个位 ,2,:); /在液晶上显示显示字符： ,2,(4); /在液晶上显示秒的十位 ,2,(;/在液晶上显示秒的个位 ( 0(4) * 10); /星期 = 1) /判断并显示星期的字符 宜宾学院本科毕业设计（论文） 26 2,1,); /如果星期等于 1 则显示 = 2) 2,1,; /如果星期等于 2 则显示 = 3) 2,1,); /如果星期等于 3 则显示 = 4) 2,1,); /如果星期等于 4 则显示 = 5) 2,1,); /如果星期等于 5 则显示 = 6) 2,1,); /如果星期等于 6 则显示 = 7) 2,1,); /如果星期等于 7 则显示 ( 0+ (4) * 10);/把分的 转成 10 进制 ( 0+ (4) * 10);/把时的 转成 10 进制 /闹铃，判断是否有闹铃。如果时间到，则蜂鸣器响，否则不响 = 1 & = 1 & = 0 & = 1) 0; 1; /转点时的闹钟标志位要清零 = 0 & = 0 & = 0) = 1) = 1; = 0 & = 0) _ 4)!=0) 4)=1) _ 4)+1); _ =0) 4)=0) 宜宾学院本科毕业设计（论文） 27 _0); 1); _ _ /读取温度的值 ; /显示温度的值 2,2, /初始化操作 ; _1); )/死循环 if(= 0)/判断是否为正常显示界面 ;/显示子函数 1 ; /按键扫描子函数 #* n) 延时函数，延时 40整数倍，传入值 n 代表延时 时间到 n *40能实现准确延时，只能实现大 概时间的延时，利用的是指令实现延时功能。 没有调用其它函数 y: n 于延时时间的确定，取值、 为 165535 无 无 */ 宜宾学院本科毕业设计（论文） 28 n) i; j; i=n;i0;j=0;j 0 ; y = 110 ; y 0 ; z) i; ; ; i=0; ; i=0;i4) * 10);/把分的 转成 10 进制 ( 0+ (4) * 10);/把时的 转成 10 进制 =1 & = 0 & = 1) /当前时间和设定时间一致 ， 闹钟响 = 0; /取消闹铃标志位 ; /小菜单计数加一 ， 进入下一个设置的参数界面 0; /每次都从秒开始设定 if(= 1 & 0) /选择设置当前时间 ; /读取时钟芯片的时间 ( 0+ (4) * 10);/把秒的 0进制 ( 0+ (4) * 10); /把分的 转成 10进制 ( 0+ (4) * 10); /把时的 转成 10进制 ( 0+ (4) * 10); /把日的 转成 10进制 ( 0+ (4) * 10); /把月的 转成 10进制 ( 0+ (4) * 10);/把年的 转成 10进制 ( 0(4) * 10); /把星期的 0 进制 ,2,(0);/写的是显示光标的前一个字符 ; /显示光标 if(= 2)/闹钟 1 设定 宜宾学院本科毕业设计（论文） 34 ;/把增加的时间写入 1302 *清除屏幕显示 */ ;/延时等到清屏 ,1,; /显示字符串 ,2,0/10);/显示闹钟值 ,2,0%10);/显示闹钟值 ,2,:); /显示字符 ： ,2,1/10);/显示闹钟值 ,2,1%10);/显示闹钟值 ,2,:); /显示字符 ： ,2,2/10);/显示闹钟值 ,2,2%10);/显示闹钟值 ) /判断是否设定了闹钟 /如果设定了闹钟，显示 2,2, );4,2,N);3,2,O); 否则显示 2,2,O);4,2,F);3,2,F); if(= 3)/此级菜单显示时钟是否需要复位 ;/取消光标显示 *清除屏幕显示 */ ; ,1,;/显示字符串 if(= 4)/回主菜单 0;/菜单计数清零 *清除屏幕显示 */ ; 宜宾学院本科毕业设计（论文） 35 /未松手时，不跳出循环，避免误检测 / = 0) /同上，判断第二个按键情况 /功能键 ;/延时消抖 = 0) ; /小菜单计数增加 if(= 1 & = 1)/当前时间的分设定 ,2,(0); if(= 1 & = 2)/当前时间的时设定 ,2,(0); if(= 1 & = 3)/当前时间的日设定 ,1,(0); if(= 1 & = 4)/当前时间的月设定 ,1,(0); if(= 1 & = 5)/当前时间的年设定 ,1,(0); if(= 1 & = 6)/当前时间的星期设定 = 1) 4,1,n); = 2) 4,1,e); = 3) 4,1,d); = 4) 4,1,u); = 5) 4,1,i); = 6) 4