可定时日历时钟.doc

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1、可定时日历时钟济南大学控制学院电子电路实验中心一、题目要求及方案设计　　题目要求用十进制数码显示年、月、日、时、分、秒（注：小时为24小时制式；年为2000~2099年可选）。可手动设置和调整年、月、日、时、分、秒。有自动定时提醒功能，每次可以在一天时间内1~8次定时，定时时间为时、分。当定时时间到时，发出声音或音乐，提醒用户，并显示是第几次定时时间到。设计一个自动核时电路，每天在北京时间8点整自动核准时钟一次。时钟精确度≤1ms/天，可以进一步提高时钟精确度。自行设计并制作满足本任务要求的电源，并设计制作不掉电电源。基于以上设计要求，制作时考虑了以下几种方案：（一

2、）．方案一时钟芯片分频电路→→→←←100进制计数器60进制计数器60进制计数器24进制计数器30进制计数器12进制计数器译码驱动编码译码驱动编码译码驱动编码译码驱动编码译码驱动编码译码驱动编码图1如图1，以时钟芯片的输出脉冲作为系统的时基信号，用计数器计数，通过设置不同的进制，分频为秒、分、时、日、月、年。然后通过数值转换，译码，编码，LED显示。通过数值比较器，来设置定时值。此方案直观，而且，通过外选时钟芯片，可以使即使精度很高。但由于硬件计数，计数进制不容易改变，所以，闰年月问题须进一步通过计数器、数值比较器，除法器等，来自动修改进制，但工作量浩繁。（二）．方

3、案二如图2，以单片机内的定时器为时基信号，通过软件计数，分频，数值转换，编、译码等功能，输出LED所需段码，经驱动电路，LED显示年、月、日、时间；同时定时、提醒、自动校核等功能也由微控制器完成。LED动态显示，节省了硬件工作量，提高了元器件的利用效率。但该方案因为时基信号实际源于单片机的晶振的输出脉冲，其计时精度也依赖于晶振工作频率的精度，难于满足计时误差≤1ms/天的要求。LED显示信号处理电路（带通滤波）微控制器软、硬件系统标准时间接收电路驱动显示段码、位选段码、位选图2（三）．方案三吸取方案一的长处，采用专用时钟MC146818，进一步提高了计时精度，避开了

4、方案二的不足；功能强大的146818提供的日历，圆满地解决了闰年、闰月问题；微控制器只要向它发出指令，读取它的数据及响应中断。这样，计时与取指、运算、控制硬件分开，避免运算控制与计时的冲突，为提高时钟精度创造了条件。芯片146818计时的高精度，保证了系统时钟的高精度。采用LED动态显示，节省了驱动译码、编码电路，提高了硬件利用率。在自动核准方面，采用中断控制方式，最大限度地减少了时间自动核准的迟滞。数据、中断时钟发生电路微控制器软、硬件系统时标信号接收电路中断信号段码、位选LED驱动、显示电路小键盘定时提醒电路不掉电电源图3我们设计并制作了不掉电电源。平时电源为蓄

5、电池充电，一旦断电，自动切换成蓄电池方式。较大容量的蓄电池使日历时钟在正常供电中断时，可以保证较长时间的可靠运行。综合上面的种种优点，选用（三）作为我们的制作方案。二、硬件设计（一）．时钟与单片机系统电路：作品选用MOTOROLA公司生产的MC146818型CMOS实时时钟/日历芯片。该芯片可产生秒、分、时、星期、日、月及年等七个时标，程序能通过读写获得和修改这些时标，并能编程任意设定时间间隔为30.157μs至1天的中断申请。该片提供100年日历，可为微控制器提供精确的时钟日历。EPROM2764为系统的程序存储器，74LS373是地址锁存器，74LS138完成地

6、址译码动能段，如图4，Y1为146818的片选信号。外中断INTT0，INT1和定时器T0接小键盘，完成各种设置各种参数。小键盘结构紧凑，功能齐全。P0口作地址数据总线，与MC146818交换数据，P1口LED显示的段码。硬件电路如图4，74L138的Y1为146818的片选信号。（二）．不掉电电源电路　　设计日历时钟，保证它能长时间地可靠工作——特别是在掉电的意外情况下，是非常必要的。因此，我们设计了三级保护电源。1．MC146818内部日历电池保护数据。2．我们在系统CPU上安装了3.6V的Ni-Gd电池（60mA/h,GP608VX）。单片机置有加电功能，Vc

7、c掉电时，RAM提供了备用电源。这样保证在所有外加电源都掉电时，时钟/日历芯片MC146818虽然没有数据输出，但仍然在正常计时，在外电源恢复时，输出当时的时钟/日历信号，而不是掉电前的或随机的时钟/日历信号。3．我们制作了小型开关电源（5V/2.5A）给CPU板与LED驱动、显示板供电；配备了大容量备用蓄电池；制作了串联稳压电源（12V/1A）为蓄电池供电；各部分联结关系如图5，一旦掉电，则D3截止D2导通，蓄电池经过稳压为系统供电，同时D1截止，12V稳压电源被隔离。当供电恢复正常时，自动切换成开关电源供电方式。二极管D1的另一功能是：蓄电池充满电时，D1两