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智能化万年历时钟电路的设计 专业 电子信息工程 班级 电信 052 本 姓名 林雁 指导老师 陆 韬 摘要 本文设计了具有智能化万年历时钟电路 通过对各种方案设计的研究 采用了 比较常用且价格便宜的 LED 数码管作为电路的显示部分 按钮开关作为调时部分 通 过与单片机连接数码管动态显示年 月 日 时 分 秒等功能 并能准确计算闰年 闰月的显示 外加 4 个 LED 会随每秒闪烁一次 更加美观直观 三个按钮连接 P3 口 可以精确调整每一个时间数值 通过对所设计的万年历时钟电路进行实验测试 达到 了动态显示时间 随时调整时间 LED 每秒闪烁的技术指标 基本达到了任务书的要 求 关键词 时钟 数码管 LED 动态显示 单片机 The Design of A Calendar Clock Circuit Intelligently Perpetual Profession Electronic Information Engineering Class D052 Name Yan Lin Instructor Tao Lu Abstract This paper mainly concerns with the design of an intelligently perpetual calendar clock circuit By researching on a variety of programs a relatively cheap but commonly used LED digital tube is introduced as part of the circuit and the push buttom switch the timing part Funtions like the display of year month day hour minute and second and also the intercalary year and intercalary month can be fulfilled by connecting the single chip to the digital tube In addition it adds to its attractiveness with the additional 4LED flashing one per second The three buttons can precously adjust every value of time with them connecting to P3 After being teated the functions of dynamically displaying time adjusting time at any time and the LED flashing per second have all achieved the requirements for the task book Keywords Clock Digital tube LED Dynamic display SCM 目 录 引 言 1 第一章 智能化万年历时钟电路设计仿真 2 1 1 设计思路 2 1 2 构成框图 2 第二章 系统硬件电路的设计 3 2 1 单片机的选择与参数介绍 3 2 2 时钟功能的实现选择 5 2 3 复位电路的选择 5 2 4 时间调整电路的设计 6 2 5 时间显示电路的设计 7 2 5 1 扫描方式的选择 7 2 5 2 LED 数码管的选择 7 2 5 3 显示电路的整体实现 9 第三章 系统程序设计与软件仿真 10 3 1 主程序的设计 10 3 2 仿真实验 11 第四章 实物的制作与调试 13 4 1 原理图的绘制与 PCB 的制作 13 4 1 1 原理图的绘制 13 4 1 2 PCB 的绘制 13 4 2 元件安装焊接 14 4 3 系统的调试 15 结论 16 参考文献 17 附录一 PROTEL 99SE 原理图 18 附录二 PCB 板图 19 附录三 元器件清单 20 附录四 实物图 21 附录五 系统源程序 22 致谢 28 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 1 引 言 电子科技日新月异 人们对现代电子设备的智能化和微型化及其精度提出了更高的要求 而单 片机因其具有稳定可靠 体积小 价格低廉等特点 成为设计智能化仪器仪表的首选微控制器 因此本次我们没有选用传统的专用的时钟芯片 而是采用了 AT89C51 芯片 此款单片机可以使用 软件对其进行在线编程 其灵活性和可靠性都相对提高 现在是一个知识爆炸的新时代 新产品 新技术层出不穷 电子技术的发展更是日新月异 可 以毫不夸张的说 电子技术的应用无处不在 电子技术正在不断地改变我们的生活 改变着我们的 世界 在这快速发展的年代 时间对人们来说是越来越宝贵 在快节奏的生活时 人们往往忘记了 时间 一旦遇到重要的事情而忘记了时间 这将会带来很大的损失 因此我们需要一个定时系统来 提醒这些忙碌的人 数字化的钟表给人们带来了极大的方便 1 近些年 随着科技的发展和社会的进步 人们对数字钟的要求也越来越高 传统的时钟已不能 满足人们的需求 多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化 有电子闹钟 数字闹 钟等等 单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的 人们对数字钟的功能及工作顺序都非常 熟悉 但是却很少知道它的内部结构以及工作原理 由单片机作为数字钟的核心控制器 可以通过 它的时钟信号进行计时实现计时功能 将其时间数据经单片机输出 利用显示器显示出来 通过键 盘可以进行定时 校时功能 输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管显示技术 数字钟是采用数字电路实现对时 分 秒数字显示的计时装置 广泛用于家庭 车站 码头办 公室等公共场所 成为人们日常生活中不可少的必需品 由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡 器的广泛应用 使得数字钟的精度 远远超过老式钟表 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大 的方便 而且大大地扩展了钟表原先的报时功能 诸如定时自动报警 按时自动打铃 时间程序自 动控制 定时广播 自动起闭路灯 定时开关烘箱 通断动力设备 甚至各种定时电气的自动启用 等 所有这些 都是以钟表数字化为基础的 因此 研究数字钟扩大其应用 有着非常 现实的意义 通过此次实物毕业设计制作 增强了我的动手能力 把理论与实践融合在一起 同时 也进一步 加深了对单片机的硬件结构的理解和巩固 编程能力也得到了提高 在此将电子钟制作过程中用到 的知识进行了一些总结 并记录了遇到的问题 希望自己今后能注意 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 2 第一章 智能化万年历时钟设计方案 1 1 设计思路 通过一段时间对专业书籍及多种设计方案的研究机分析 我采用了比较常用的 AT89C51 作为 核心控制芯片 用 C 语言进行编程来满足设计的要求 用 LED 数码管来实现年 月 日 时 分 秒的显示 在时 分 秒之间各有 2 个 LED 发光二极管来作为时间分隔符每秒随秒位闪烁一次 直 观且具有美感 通过 3 个按钮开关可以在日期与时间间切换和对时钟进行调整 其他外接电路还有晶 振电路 复位电路等等 1 2 构成框图 本设计用 AT89c51 作为核心控制部分 外接晶振电路与复位电路 P3 口接三个按钮开关作为 时间调整部分 以 LED 数码管作为显示部分 P0 口控制数码管段选部分 P1 口和 P2 口控制数码 管位选部分 如图 1 1 所示 图 1 1 总体系统框图 晶振电路 单片机 AT89C51 数码管 段选部分 复位电路 时间调整 电路 数码管 位选部分 LED 数码管 管 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 3 第二章 系统硬件电路的设计 2 1 单片机的选择与参数介绍 我选用了比较常用且功能强大的 AT89C51 单片机 下面我来详细介绍该芯片的参数与功能 AT89C51 是由美国 Atmel 公司生产的至今为止世界上最新型的高性能八位单片机 该芯片采 用 FLASH 存储技术 内部具有 2KB 字节快闪存存储器 采用 DIP 封装 是目前在中小系统中应用 最为普及的单片机 2 1 AT89C51 的功能描述 AT89C51 是一种低损耗 高性能 CMOS 八位微处理器 片内有 4k 字节的在线可重复编程 快速擦除快速写入程序的存储器 能重复写入 擦除 1000 次 数据保存时间为十年 它与 MCA 51 系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容 不仅可完全代替 MCS 51 系列单片机 而且能使系统具 有许多 MCS 51 系列产品没有的功能 AT89C51 可构成真正的单片机最小应用系统 缩小系统体积 增加系统的可靠性 降低系统 的成本 只要程序长度小于 4K 四个 I O 口全部提供给用户 可用 5V 电压编程 而且擦写时间仅 需 10 毫秒 仅为 8751 87C51 的擦除时间的百分之一 与 8751 87C51 的 12V 电压擦写相比 不易 损坏器件 没有两种电源的要求 改写时不拔下芯片 适合许多嵌入式控制领域 工作电压范围 2 7V 6V 全静态工作 工作频率宽在 0Hz 24MHz 之间 比 8751 87C51 等 51 系列的 6MHz 12MHz 更具有灵活性 系统能快能慢 AT89C51 芯片提供三级程序存储器加密 提供了方 便灵活而可靠的硬加密手段 能完全保证程序或系统不被仿制 P0 口是三态双向口 通称数据总 线口 因为只有该口能直接用于对外部存储器的读 写操作 2 AT89C51 引脚功能 AT89C51 单片机为 40 引脚芯片如图 所示 在本设计中 主要用到 P0 口 P2 口 P1 0 口及 P3 0 P3 1 P3 2 口 图 2 1 AT89C51 引脚图 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 4 AT89S51 具有 PDIP TQFP 和 PLCC 三种封装形式 上图就是 PDIP 封装的引脚排列 有 40 个 引脚 32 个外部双向输入 输出 I O 端口 具有两个 16 位可编程定时器 中断系统是具有 6 个中 断源 5 个中断矢量 2 级中断优先级的中断结构 震荡器频率 0 到 33MHZ 因此我们在此选用 12MHZ 的晶振是比较合理的 具有片内看门狗定时器 具有断电标志 POF 等等 P0 口可作为通用 I O 口 但须外接上拉电阻 作为输出口 每各引脚可吸收 8 各 TTL 的灌电 流 作为输入时 首先应将引脚置 1 P0 也可用做访问外部程序存储器和数据存储器时的低 8 位地 址 数据总线的复用线 在该模式下 P0 口含有内部上拉电阻 在 FLASH 编程时 P0 口接收代码 字节数据 在编程效验时 P0 口输出代码字节数据 需要外接上拉电阻 P1 口 8 位 双向 I 0 口 内部含有上拉电阻 P1 口可作普通 I O 口 输出缓冲器可驱动四个 TTL 负载 用作输入时 先将引脚置 1 由片 内上拉电阻将其抬到高电平 P1 口的引脚可由外部负载拉到低电平 通过上拉电阻提供电流 在 FLASH 并行编程和校验时 P1 口可输入低字节地址 在串行编程和效验时 P1 5 MO SI P1 6 MISO 和 P1 7 SCK 分别是串行数据输入 输出和移位脉冲引脚 P2 口 具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 口用做输出口时 可驱动 4 各 TTL 负载 用做输入口时 先将引脚置 1 由内部上拉电阻 将其提高到高电平 若负载为低电平 则通过内部上拉电阻向外部输出电流 CPU 访问外部 16 位地址的存储器时 P2 口提供高 8 位地址 当 CPU 用 8 位地址寻址外部存 储时 P2 口为 P2 特殊功能寄存器的内容 在 FLASH 并行编程和校验时 P2 口可输入高字节地址和某些控制信号 P3 口 具有内部上拉电阻的 8 位双向口 P3 口用做输出口时 输出缓冲器可吸收 4 各 TTL 的灌电流 用做输入口时 首先将引脚置 1 由内部上拉电阻抬位高电平 若外部的负载是低电平 则通过内部上拉电阻向输出电流 在与 FLASH 并行编程和校验时 P3 口可输入某些控制信号 P3 口除了通用 I O 口功能外 还 有替代功能如表 2 1 所示 表 2 1 P3 口的第二功能 端口引脚各个功能 P3 0RXD 串行口输入端 P3 1TXD 串行口输出端 P3 2INT0 外部中断 0 请求输入端 低电平有效 P3 3INT1 外部中断 1 请求输入端 低电平有效 P3 4T0 定时 计数器 0 计数脉冲输入端 P3 5T1 定时 计数器 1 计数脉冲输入端 P3 6WR 外部数据存储器写选通信号输出端 低电平有效 P3 7RD 外部数据存储器读选通信号输出端 低电平有效 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 5 2 2 时钟功能的实现选择 方案一 采用实时时钟芯片 实时时钟芯片具备年 月 日 时 分 秒计时功能和多点定时功能 计时数据的更新每秒自 动进行一次 不需程序干预 计算机可通过中断或查询方式读取计时数据进行显示 因此计时功能 的实现无需占用 CPU 的时间 程序简单 此外 实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电源 具备 永不停止的计时功能 具有可编程方波输出功能 可用做实时测控系统的采样信号等 有的实时时 钟芯片内部还带有非易失性 RAM 可用来存放需长期保存但有时也需变更的数据 由于功能完善 精度高 软件程序设计相对简单 且计时不占用 CPU 时间 因此 在工业实时测控系统中多采用 这一类专用芯片来实现实时时钟功能 方案二 软件控制 利用单片机内部的定时 计数器进行中断定时 配合软件延时实现时 分 秒的计时及秒表计 时 该方案节省硬件成本 且能使设计者对单片机的指令系统能有更深入的了解 从而掌握单片机 应用技术 MCS 51 汇编语言程序设计方法 因此 本系统设计采用此种软件控制方法来实现计时 而由于 ATMEL 公司的 AT89C51 单片机是低功耗的具有 4KB 在线可编程 Flash 存储器的单片机 它与通用 80C51 系列单片机的指令系和引脚兼容 片内的 Flash 可允许在线重新编程 也可使用通 用非易失性存储器编程 它将通用 CPU 和在线可编程 Flash 集成在一个芯片上 形成了功能强大 使用灵活和具有较高性能价格比的微控制器 它的功能强大 而且也较容易购买 3 总结 我所要实现的功能通过单片机编程就可以达到 不需要额外的时钟芯片来增加成本 并 使外围电路更加简单明了 2 3 复位电路的选择 目前为止 单片机复位电路主要有四种类型 1 微分型复位电路 2 积分型复位 电路 3 比较器型复位电路 4 看门狗型复位电路 我列举了 2 种方案进行比较 方案一 采用手动复位 该方法线路简单 在系统运行过程中 有时可能需要对系统进行复位 以避免对硬件经常加电或断电而造成的伤害 我们可以采用手动复位的方式 如图 2 2 所示 图 2 2 手动上电复位电路 C1 22uF R1 1K GND 5V Vcc RST VPD Vss MCS 51 R2 200 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 6 方案二 阻容上电自动复位电路 这种电路线路也简单 它利用电容上电压不能突变而是按指 数规律上升或下降的特性 产生所需的复位脉冲 优点 使用最为普遍且成本低廉的复位电路 图 2 3 自动复位电路 总结 这两种方案对我的设计影响其实差别不大 根据我的电路所需要的就是选取最简单的电 路即可 显然方案二元件和电路更加简单 所用原件更少 所花成本更少 2 4 时间调整电路的设计 我采用了独立式按键设计 如图 2 4 所示 独立式按键直接与单片机 I O 口相连构成键盘 4 每个按键不会相互影响 因本系统用到的按键比较少 采用独立式键盘不会浪费 I O 口线 所以本 系统采用独立式键盘 按键一端接地 一端接于 P3 0 P3 1 P3 2 口 并接 10K 的上拉电阻 按下 开关时就会向单片机输入低电平 触发程序跳转 按下跳转键可以开始调时 多按几次就会在秒分 时 日月年之间切换 按下 键可以调高数值 按下 键可以调低数值 做到了功能齐全且元件消 耗最好 图 2 4 时间调整电路 C1 22uF R1 1K GND 5V Vcc RST VPD Vss MCS 51 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 7 2 5 时间显示电路的设计 2 5 1 扫描方式的选择 我选用 LED 数码管作为显示部分的主要元件 数码管要正常显示 就要用驱动电路来驱动 数码管的各个段码 从而显示出我们要的数字 因此根据数码管的驱动方式的不同 可以分为 静态式和动态式两类 5 方案一 静态显示驱动 静态显示就是显示驱动电路 具有输出锁存功能 当显示器显示某个字符时 相应的段恒定 的导通或截止 直到显示另一个字符为止 即单片机将所有要显示的数据送出后就不再控制 LED 直到下一次显示时再传送一次新的显示数据 静态显示的数据稳定 数码管的亮度较高 占用的 CPU 时间少 程序容易 管理简单 但占用的 I O 线资源教多 静态显示中 每一个显示 器都要占用单独的具有锁存功能的 I O 接口 该接口用于笔划段字型代码 这样单片机只要把要 显示的字形代码发送到接口电路 该字段就可以显示发送的字形 要显示新的数据时 单片机在 发送新的字形码 动态扫描方法是用其接口电路把所有显示器的 8 个笔画段 a h 同名端连在一起 而每一个显示器的公共极 COM 各自独立的受 I O 线控制 CPU 向字段输出口送出字形码时 所 有显示器接收到相同的字形码 但究竟是哪个显示器亮 则取决于 COM 段 而这一段是由 I O 控 制的 由单片机决定何时显示哪一位了 优点 程序简单 亮度高 缺点 所占 I O 口过多 不 适合数目多的数码管设计课题 方案二 动态显示驱动 数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一 动态驱动是将所有数 码管的 8 个显示笔划 a b c d e f g dp 的同名端连在一起 另外为每个数码管的 公共极 COM 增加位选通控制电路 位选通由各自独立的I O 线控制 当单片机输出字形码时 所有数码管都接收到相同的字形码 但究竟是那个数码管会显示出字形 取决于单片机对位选 通 COM 端电路的控制 所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开 该位就显示出字 形 没有选通的数码管就不会亮 通过分时轮流控制各个数码管的的COM 端 就使各个数 码管轮流受控显示 这就是动态驱动 在轮流显示过程中 每位数码管的点亮时间为 1 2m 由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应 尽管实际上各位数码管并非同时 点亮 但只要扫描的速度足够快 给人的印象就是一组稳定的显示数据 不会有闪烁感 动态 显示的效果和静态显示是一样的 能够节省大量的I O 端口 而且功耗更低 总结 我所要用到的数码管共有 14 位 更加适合用动态扫描 2 5 2 LED 数码管的选择 LED 数码管分为共阴和共阳两种 以利用 AT89C51 灌电流比较大的特点作为数码管的位选 而段码则由上拉电阻驱动 用共阴数码管会使电路更加简单 共阴数码管管脚图与内部结构图如图 2 5 与图 2 6 所示 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 8 图 2 5 共阴数码管引脚 图 2 6 共阴数码管内部结构 C 语言中数码管十六进制数字型代码如表 所示 表 2 2 十六进制数字型代码 字型共阳极代码共阴极代码字型共阳极代码共阴极代码 0C0H3FH990H6FH 1F9H06HA88H77H 2A4H5BHb83H7CH 3B0H4FHCC6H39H 499H66HdA1H5EH 592H6DHE86H79H 682H7DHF8EH71H 7F8H07H 880H7FH 怎样测量数码管引脚 分共阴和共阳 找公共共阴和公共共阳首先 我们找个电源 3 到 5 伏 和 1 个 1K 几百的也欧的也行 的电阻 VCC 串接个电阻后和 GND 接在任意 2 个脚上 组合有很多 但总有一个LED 会发光的找到一个就够了 然后用 GND 不动 VCC 串电阻 逐个碰剩下的脚 如果有多个LED 一般是 8 个 那它就是共阴的了 相 反用 VCC 不动 GND 逐个碰剩下的脚 如果有多个LED 一般是 8 个 那它就是共阳的 也可以直接用数字万用表 红表笔是电源的正极 黑表笔是电源的负极 6 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 9 2 5 3 显示电路的整体实现 如图 2 7 所示 显示电路共包含 14 位数码管外加 4 个 LED 发光二极管 数码管的段选部分 由 P0 口控制 即数码管的段选端并联与 P0 口 数码管的段控端 a b c d e f g dp 分别接 到 P0 口的 P0 0 P0 1 P0 2 P0 3 P0 4 P0 5 P0 6 P0 7 口线上 段选部分与 P0 口之间接上拉 电阻来输入高电平与增强驱动电流 电阻的大小可影响数码管的亮度 由于我没有外加其他驱动电 路因此我选择 1K 的排阻来增加驱动能力 数码管的位选由 P1 口和 P2 口控制 每个数码管的位控 线单独占用单片机 P1 口和 P3 口一根输出口线 如果发现数码管还是不够亮的话 可在位选端加 NPN 三极管放大电流 此时要加限流电阻以免数码管被烧 在时分秒之间我各设置了 2 个 LED 做 为时间分隔符来随秒位每秒闪烁一次 更加的美观 7 图 2 7 数码管显示部分 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 10 第三章 系统程序设计与软件仿真 系统程序采用 C 语言按模块化方式进行设计 然后通过 Keil C51 软件开发平台将程序转变成十 六进制程序语言 得到 HEX 文件 接着使用 Proteous 进行仿真 其次 按照 Proteous 的仿真电路 图 在 Protel 99SE 中完成电路板的逻辑布局及布线 3 1 主程序的设计 系统程序主要包括主程序 读出时钟子程序和显示数据刷新子程序 程序详情请看程序附件 主程序流程图如图 3 1 和 3 2 所示 图 3 1 主程序流程图 1 开始 清显示缓冲区 初始化定时计数器 赋时钟初值 开定时器 000 调整时间 数码管显示当前时钟值 定时中 断 恢复初值 保 护 中断 4000 次 0 1 秒单元清 0 60 秒到 吗 秒单元清 0 60 分到 吗 分单元清 0 24 小时到 吗 时单元清 0 堆栈返回 0 1 秒加 1 秒加 1 分加 1 时加 1 Y Y Y Y N N N N 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 11 图 3 2 主程序流程图 2 程序能够智能计算闰年 闰月 并通过查表方式区分大 小 平 润月是否分别为 31 30 28 29 来正确显示每月天数 8 3 2 仿真实验 经过老师的指导以及查看了许多的资料书籍 终于完成了程序的编辑 并学会了 Keil C51 将 C 程序文件转变成十六进制程序语言 HEX 文件 Keil 软件是目前最流行开发 MCS 51 系列单片 机的软件 这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil 即可看出 Keil 提供了包括 C 编译器 宏汇编 连接器 库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案 通过 一个集成开发环境 uVision 将这些部份组合在一起 9 我的仿真软件采用了 Proteus 来对我的设计进行仿真 Proteus 海神 的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的电路分析实物仿真系统 可仿真各种电路和IC 并支持单片机 元件库齐全 使用方便 是不可多得的专业的单片机软件仿真系统 仿真图如图 3 3 所示 月清 0 并且加 1现场恢复 返回 时区单元清 0 日加 1 并用查表方式 区分大 小 平 润 月是否分别为 31 30 28 29 星期加 1 并判断 是否 7 星期清 0 年加 1 并分别除以 4 及 400 如余数为 0 则为闰 年 如不为 0 则为平年 余数放在 B 寄存器 日清 0 并加 1 月加 1 并判断是否 13 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 12 图 3 3 电路仿真图 仿真图完全达到了设计要求及预期 经过对程序的些微调整后马上进行实物的制作 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 13 第四章 实物的制作与调试 要完成一项设计理论知识当然十分重要 也是基础 但实际动手能力也要多加学习才能事半 功倍 4 1 原理图的绘制与 PCB 的制作 4 1 1 原理图的绘制 1 在 Protel 99se 中先新建一个工程 把所需要的元件载入到文档里面 2 画好元件库与封装库里的没有的元件原理图与封装 3 再按照系统电路图绘制导线 把元件连好线 4 通过电气检查如果没有错误 那么系统的电路图就绘制完成 原理图如图 4 1 所示 由于默认元件库和封装库里没有我要用到的双位数码管和四位数码管 于是我学习动手画好 我的设计线过多 为了能更准确得查看疏漏我采用了网络标号的方式 网络 标号也是越来越被专业绘图人员所采用 10 图 4 1 Protel 99se 电路原理图 4 1 2 PCB 的绘制 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 14 将画好的原理图转为 PCB 图 设置好规则开始布线 由于我的连线十分复杂 这方面花了我很 大一部分精力 也使我更加了解了 Protel 99se 这个软件的功能 而且学校 PCB 板的大小有限制最 大只有 12 10cm 的板子 我的 PCB 要远大于这个数值 所以我把原来的 PCB 分成 2 部分来完成 单片机部分与数码管显示部分 两部分通过导线连接 如图 4 2 和 4 3 所示 图 4 2 PCB 单片机部分 图 4 3 PCB 数码管显示部分 4 2 元件安装焊接 一 安装元件时应注意以下原则 1 为避免因元器件发热而减弱铜箔对基板的附着力 并防止元器件的裸露部分同印制导线 短路 安装时元器件应离开面板约 1 2mm 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 15 2 装配时 应该先安装那些需要机械固定元器件 在此装置中如稳压管 中心芯片插座 3 各种元器件的安装 应该使它们的标记 用色码或字符标注的数值 精度等 朝上面或易于 是辨认的方向 并注意标记的读书方向一致 从左到右或从上到下 4 在安装元件时应与焊接同步进行操作 二 焊接注意的基本事项 在电子制作过程中 焊接工作是必不可少的 它不但要求将元件固定在电路板上 而且要求焊 点必须牢固 圆滑 所以焊接技术的好坏直接影响到电子制作的成功与否 焊接时要注意以下几点 1 焊接方法 焊接时应掌握焊接的温度和焊接的时间 使电烙铁的温度高于焊锡的温度 但也不能太高 以烙铁头接触松香刚刚冒烟为好 焊接时间太短 焊点的温度过低 焊点融化不充 分 焊点粗糙容易造成虚焊 反之焊接时间过长 焊锡容易流淌 并且容易使元件过热损坏元件 同样地 要掌握焊接点的上锡数量 焊接点上的焊锡数量不能太少 太少了焊接不牢 机械强度也 太差 而太多容易造成外观一大堆而内部未接通 焊锡应该刚好将焊接点上的元件引脚全部浸没 轮廓隐约可见为好 最后 要注意烙铁和焊接点的位置 有些人在焊接时 一般将电烙铁在焊接处 来回移动或者用力挤压 这种方法是错误的 正确的方法是用电烙铁的焊锡面去接触焊接点 这样 传热面积大 焊接速度快 2 焊接后的检查 焊接结束后必须检查有无漏焊 虚焊以及由于焊锡流淌造成的元件短路 虚焊较难发现 可用镊子夹住元件引脚轻轻拉动 如发现摇动应立即补焊 3 对于不同的器件 焊接时的具体操作一般不同 焊接一般元件时 将插好元件的印制板 焊接面朝上 左手拿焊锡丝 右手持电烙铁 把烙铁头贴着元件的引线加热 使焊锡丝在高温下熔 化 沿着引线下流动 直至充满焊孔并覆盖引线周围的金属部分 然后撤去焊锡丝 并沿着引线向 上提拉烙铁头 形成像水滴一样光亮的焊点 焊接速度要快 一般不超过 3S 以免损坏元件 焊 接晶体管等器件时 可用镊子或尖嘴钳夹住管脚进行焊接 因镊子和钳子具有散热作用 可以保护 器件 焊接集成电路时 双列直插式集成电路块的管脚之间距离只有 25mil 焊点过大 会造成相 邻管脚短路 应采用尖头电烙铁 快速焊接 电烙铁温度不能太高 焊接时间不能太长 否则 会 烧坏集成块并使印制板上的导电铜箔脱离 所以焊接时一定要特别细心 11 4 3 系统的调试 实物终于完成 调试工作也是非常重要的一个环节 它直接关系到系统能否正常工作 经过对 PCB 板上的焊接 导线反复地检查是否有虚焊 漏焊 错焊后 开始进入电源调试阶段 我的 VCC 采用 5V 直流稳定的电压 在开始时系统自动通过复位电容实现开机瞬时自动复位 现象为显示 部分的数码管与 LED 全部一闪而过 随后年 月 日 时 分 秒显示正常 发现外加的 LED 闪 烁部分并未亮起 检查后发现有根导线焊错了 没有检查到 于是马上修正 再次调试 发现显示 部分完美运行 显示部分已经成功 接下来进入调时部分的测试 按下 K1进入调时模式 按下 K2 键上调数值 按下 K3键下调数值 功能与预期一致 很幸运并没有出现各种大的意外 达到了设 计的要求与老师的预期 毕业设计实物部分完毕 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 16 结 论 本设计通过软硬件的结合利用单片机实现了智能化万年历时钟的展示 它具有集成化 智能化 高精度 高性能 高可靠性和低价格等优点 是一个值得推广的一种方法 通过本次设计的制作 使我深深感到自身能力的不足 也使我将学到的知识应用到了实践中 在整个设计中我遇到许多的困难 我通过查阅数以百的图书 报刊 资料的查询不断解决一个个难 题 同时也增加了自己的知识和解决问题的能力 同时本次设计也让我知道了仿真实验对实物制作的帮助 我早在大 4 上半学期就开始了设计的 仿真 对仿真方案做了许多地修改 而实物制作在 4 月份才开始制作 但是得益于长期仿真的帮助 使我实物的制作一次性通过 而没有碰到其他同学各种各样的问题 这样既减少了毕业设计的时间 也减少了元件材料的浪费 由于本人的水平有限 设计当中 难免会有不少的缺点和不足之处 恳请指导老师批评并改正 总之 本次设计对我受益匪浅 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 17 参考文献 1 潭浩强 C 程序设计 第二版 清华出版社 M 1999 2 袁涛等 单片机 C 高级语言程序设计及其应用 M 2001 65 86 3 李广弟 朱月秀 冷祖 单片机原理及接口技术 第三版 M 北京航空大学出版社 2007 4 李响初 基于 MCS51 单片机的智能时钟控制系统设计 J 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开启定时器 T0 中断允许 EA 1 开启中断总控制 yearh 20 yearl 6 month 7 day 21 hour 12 初始值为 12 00 00 while 1 if P0 0 0 扫描秒钟按钮 for i 5 i 0 i 按钮抖动消除 for j 248 j 0 j 计时 if P0 0 0 second if second 60 second 0 dispbuf 0 second 10 dispbuf 1 second 10 while P0 0 0 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010 届学生毕业设计 24 if P0 1 0 扫描分钟按钮 for i 5 i 0 i for j 248 j 0 j if P0 1 0 minite if minite 60 minite 0 dispbuf 3 minite 10 dispbuf 4 minite 10 while P0 1 0 if P0 2 0 扫描时钟按钮 for i 5 i 0 i for j 248 j 0 j if P0 2 0 hour if hour 24 hour 0 dispbuf 6 hour 10 dispbuf 7 hour 10 while P0 2 0 if P0 3 0 for i 5 i 0 i for j 248 j 0 j if P0 3 0 day if month 2 else if month 2 else if month 4 month 6 month 9 month 11 智能化万年历时钟电路的设计 丽水学院 2010