温度显示的数字时钟设计课程设计正文报告_大学论文.doc

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1、“电子系统设计”课程设计报告设计课题：电子系统课程设计专业班级：11级电本1班姓名：学号：2011041513设计时间：评阅意见：评阅意见物理与机电工程学院多功能数字时钟一、设计任务与要求设计任务：本项目拟设计基于单片机的数字时钟和数字温度计，并将时间和温度显示在液晶显示器上。根据主要功能要求，该设计利用51单片机实现了电子时钟、温度的显示以及设置闹铃等功能。主要功能要求:1.以24h计数方式。2.时钟要求可以显示时间：年、月、日、时、分、秒。3.可调整显示日期、时间，具有整点报时功能，具有闹铃设置功能。4.显示当前屋内温度，温度显示

2、稳定。二、系统设计方案2.1设计与论证按照系统的设计功能要求，本时钟温度系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合按键控制，来控制时钟、温度的存储和查询及显示。按照系统的设计功能要求，初步确定系统由主控单元、时钟模块、测温模块、显示模块、键盘接口模块共五个模块组成。2.1.1主控模块选择方案一：纯硬件电路系统，各功能采用分离的硬件电路模块实现。用时序逻辑电路实现时钟功能，用555定时器实现闹钟的设定。但这种实现方法可靠性差、控制精度低，灵活性小、线路复杂、安装调试不方便，而且不方便实现对系统的扩展。 方案二：AT

3、89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。AT89C51是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中。单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案，相较于方案一为更优方案。故选择此方案。2.1.2时钟模块选择方案一：由单片机实现时钟功能。单片机内部具有定时器，可方

4、便实现定时功能。通过计算可知，使定时器每25ms产生一次中断，当产生40次中断后秒单元将加一，以此类推，从而实现时、分、秒的走时，并加以显示。但由于系统晶振误差、温漂、中断响应时间的不确定性及定时器重新装载时间常数所带来的误差，决定它不能用来作为时钟的时间基准。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。方案二：采用DS1302时钟芯片。该芯片内含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，可以通过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，每个月的天数和闰

5、年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM标志位决定采用24或12小时时间格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需三根I/O线：复位（RST）、I/O数据线、串行时钟（SCLK）。采用DS1302可以提高计时精度，更重要的就是DS1302可以在很小的后备电源下继续计时，并可编程选择充电电流来对后备电源进行充电，可以保证后备电源基本不耗电。比较两种方案，用软件实现时钟固然可以，但是程序运行需占用大量的CPU资源，会影响记时的准确度。而用专用时钟芯片可以实现准确记时。故采用专用时钟芯片DS1302来实现时钟

6、功能，即选择方案二。2.1.3测温模块选择：方案一：可以采用热敏电阻来实现温度的测量，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差。且由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部元件支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高。对于检测到的温度的精确度不能够得到保证。故不作选择。方案二：采用数字温度传感器DS18B20。它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。DS18B20测量温度，输出信号全数字化，便于单片机处理及控制，单总线

7、的数据传输，省去传统的测温方法的很多外围电路，系统的结构可以做得较为紧凑。故采用数字温度传感器DS18B20，即方案二。2.1.4显示模块选择：方案一：使用多个数码管LED显示。 LED数码管是利用二极管发光显示数字和字母，具有亮度大、接口设计比较容易，价格相对较便宜等优点。但是由于它工作电流较大、不能显示汉字，显示的信息量有限，若在此题目中应用就会受到很大的限制。将导致硬件电路复杂化，也会占用较多的线路板面积，也会给软件设计实现上带来困难，并且整个电路的功耗也会较大。方案二：采用液晶显示器LCD1602作为显示输出。该芯片可显示16

8、×2个字符，可显示字符较多。另外，l602芯片编程和电路设计比较简单，1602液晶显示器有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点。系统采用方案二，设计选用1062液晶板。2.1.5键盘接口模块：方案一：DS13