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1、1引言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,广泛用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可缺少的必需品。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,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。152方案论证2.1
2、控制部分方案一:采用普通MCS-51单片机作为总的控制元件。方案二:采用凌阳单片机SPCE061A作为总的控制元件。比较论证:方法一MCS-51单片机功能较少,不含有模数转换等功能,因此需增加一些外围电路来实现一些功能,使电路复杂化,精确度不高,采样速率偏低。而方法二简化了电路,增加了系统稳定性。凌阳SPCE061A在设计方面提供了极大的方便,它的好处在于,功能较多,因为它不仅囊括了普通单片机的所有功能,更增加了许多新的功能,如:A/D、D/A转换,语音等,另外又提供了便利的编程环境。更重要的是凌阳单片机接口较多,所需外部按键较少,因此可采用独立式
3、键盘。2.2显示部分方案一:采用数码管显示。方案二:用OCJM4*8液晶图文显示器显示。比较论证:就我们的需要而言数码关显示内容单一,不易产生生动具体的图文,而OCJM4*8液晶图文显示器给我们提供了更大的发挥空间,看起来舒服自然,而且能增加显示的美观性与直观性。最重要的是提供了友好的人机界面。2.3频率测试部分方案一:利用比较器和分离的三级管电路来完成。15方案二:利用光耦4N26测试频率比较论证:方法一用了很多分离的元件,电路相当复杂,调试起来比较困难,稳定性不好。而方法二用模块实现,稳定性好,克服了上述问题。2.4电压过压,欠压判断部分方案一
4、:由纯硬件实现,设计麻烦,而且使用很多分立元件,不仅稳定性不好,调试起来也困难。方案二:以单片机采样,辅以少量的逻辑电路。充分发挥凌阳单片机的功能,简化了系统的硬件设计,并充分发挥数量不多的数字逻辑器件的作用,实现了题目要求的扩展部分。综上所述:我们采用凌阳单片机作为控制元件,用OCJM4*8液晶图文显示器显示,利用光耦4N26测试频率,以单片机采样、辅以少量的逻辑电路判断过压、欠压153总体方案利用单片机SPCE061A作为本系统的中控模块。单片机可把由PT100、DS1302、频率测试电路,电压转换电路读来的数据利用软件来进行数模转换,从而把数
5、据传输到显示模块,实现温度、日历、频率、电压的显示。OCJM4*8液晶显示器为主要的显示模块,把单片机传来的数据显示出来。利用遥控器来实现非接触止闹功能。在显示电路中,主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。凌阳单片机SPCE061ACu50液晶显示器转换接口DS1302电压转换电路遥控器按键电路频率测试电路图3.1电路原理图154硬件设计4.1凌阳单片机接口电路输入/输出接口(简称为I/O口)是单片机与外设交换信息的通道。输入端口负责从外接收检测信号、键盘信号等各种开关量信号。输出端口负责向外界输送由内部电路产生的处理结果、显示信息、控制命令、
6、驱动信号等。此单片机有两个16位通用的并行接口:A口和B口。这两个口的每一位都可通过编程单独定义成输入或输出口。B口除了具有常规的输入/输出功能外,还有一些特殊功能。15图4.1单片机接口电路4.2按键电路按键电路简单,易于控制;按键控制接口部分由9个按键组成:调整时间/闹钟键、时钟开/关键、小时按键、分钟按键、加记数键、减记数键、确定键、切换温度/频率和电压键、接触式止闹键。按键功能说明:4.2.1调整时间/闹钟键按一次:开始设置时间;按两次:开始设置闹钟;依次循环。4.2.2小时按键15调整时间/闹钟状态下,此键开始有效。按一次表示开始设置相应
7、的小时。4.2.3分钟按键调整时间/闹钟状态下,此键开始有效。按一次表示开始设置相应的分钟。4.2.4加、减计数键在时间调整时,按一下,分钟或小时数加减一。4.2.5确定键调整完后按此键确认4.2.6切换温度/频率和电压键切换屏幕4.2.7接触试止闹键当闹铃响时,按下此键,停止振动图4.2按键电路154.3电网频率测试电路以光耦4N26和施密特触发器CD40106作为主要元器件。在此电路中光耦是测量频率的主要元件它可以接220伏交流,也可接较低的电压,但其电流必须控制在10mA以下。因此必须经过一电阻把它接在220V—7.5V交流变压器的输出端,电
8、阻阻值应为7.5V*1.4/10mA=1K。为防止光耦内部二极管被反响电流击穿,必须在外部接一反向二极管。而施密特触发器C