多功能数字钟设计报告

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1、电子设计竞赛设计报告多功能数字钟专业班级姓　　名时间多功能数字钟摘要：本文将介绍一种带有温度显示功能的电子钟。电子钟由单片机系统、可编程逻辑器件、LED显示、温度传感器、语音报时系统等组成。该电子钟具有闹钟功能，并可以整点语音报时，是一种多功能的数字钟。关键词：89C51，EPM240，AD590，ISD1420一、设计要求：1．任务设计制作一个24小时制多功能数字钟。2．要求（1）基本要求●具有时间设置（小时和分钟）、闹钟时间设置、闹钟开、闹钟关功能。●数字显示小时、分钟、秒，有AM、PM指示器，闹钟就绪灯，蜂鸣器（2

2、）发挥部分●具有整点用语音报时功能；●具有温度显示功能；●按键控制应尽可能少。二、方案比较、设计与论证1．控制器件选择为使电子钟能够运行，须有主控器件。我们考虑了三种器件选择方案方案一：采用单片机89C51(89V51、89C52及类似产品)。该方案的优点是单片机价格便宜，ROM容量较大，可以实现电子钟简单功能；缺点是编程语句繁琐冗长，复杂功能占用CPU时间长，容易产生不必要的延时，使得时钟不够准确，而且I/O引脚不足，需要大量外接设备。方案二：采用可编程器件EPF10K20RC208－3。该方案的优点是所有功能都由器实

3、现，系统结构明确、简洁；缺点是价格过于昂贵。方案三：采用单片机89C51及可编程器件EPM240。该方案的优点是混合了两种控制器件的优点，由单片机主控逻辑部分，可编程器件处理其它功能，系统稳定；缺点是较第一种略贵，但可以接受。权衡利弊，第三种方案可互补一二方案的优缺，我们决定采用方案三以实现系统的控制功能。2．温度器件选择该系统要求完成温度显示功能。基于上述原因，我们考虑了两种方案：方案一：采用温度控制器件DS18B20。该方案的优点是集成温度传感器和A/D转换功能，直接输出数字信号；缺点是不易购买。方案二：采用温度传感

4、器AD590和模数转换器AD0809。该方案实现较复杂，需要连接各种电桥元件，但是可以通过使用学习控制系统的部分原理应用，而且价格便宜，容易获得。综上所述，我们选择第二种方案。3．语音控制方案：题目要求系统具有整点语音报时功能，我们讨论了两种方案：方案一：直接使用单片机外接蜂鸣器。该方案的优点是控制极为简单。缺点是功能基本无法实现。方案二：使用语音控制器件ISD1420。该方案的优点是可以使用真正的语音报时功能；缺点是外接电路由于有声音模拟信号，较为复杂，输出音频功率较低。经过再三商榷后，我们选择第二种方案。4．键盘控制

5、方案：题目要求系统能手动设置当前时间（小时和分钟）、闹钟时间、闹钟开、闹钟关功能，我们讨论了两种方案：方案一：采用8155扩展I/O口及键盘。该方案的优点是使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O口，但操作起来稍显复杂。方案二：直接在I/O口线上接上按键开关。因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的接口资源还比较多，我们使用四个按键，分别是K1、K2、K3、K4。由于该系统对于数字钟时间的控制，可编程器件本身的I/O口较多可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。三、理论分析与计算1

6、．温度控制部分：（1）温度传感器AD590基本知识：AD590产生的电流与绝对温度成正比，它可接收的工作电压为4V－30V，检测的温度范围为－55℃－＋150℃，它有非常好的线性输出性能，温度每增加1℃，其电流增加1μA。（2）AD590温度与电流的关系如下表所示摄氏温度AD590电流经10KΩ电压0℃273.2μA2.732V10℃283.2μA2.832V20℃293.2μA2.932V30℃303.2μA3.032V40℃313.2μA3.132V50℃323.2μA3.232V60℃333.2μA3.332V10

7、0℃373.2μA3.732V（3）利用AD590温度传感器完成温度的测量，把转换的温度值的模拟量送入ADC0809的其中一个通道进行A/D转换，将转换的结果进行温度值变换之后送入数码管显示。（4）AD0809的工作原理：●IN0－IN7：8条模拟量输入通道ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。●地址输入和控制线：4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址

8、锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。●ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。●EOC为转换结束信号。当EOC为