电子时钟课程设计 (3)

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1、 1 概述概述：加入世贸组织以后，中国会面临激烈的竞争。这种竞争将是一场科技实力、 管理水平和人才素质的较量，风险和机遇共存。于是老师在单片机理论课程学习的基 础上，为我们安排了一个涉及 MCS51 单片机多种资源应用及具有综合功能的电子 时钟设计。 关键字关键字： 显示时间 定时 温度采集 系统仿真 1 引引 言言 单片原理及应用是一门技术性、应用性很强的学科，实践教学是它的一个极 为重要的环节。不论是硬件扩展、接口应用还是编程方法、程序调试，都离不开实验 教学。如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学 习，势必出现理论与实践脱节的局面。任随书本上把单片机技术介绍

2、得多么重要、多 么实用多么好用，同学们仍然会感到那只是空中楼阁，离自己十分遥远，或者会感到 对它失去兴趣，或者会感到它高深莫测无从下手，这些情况都会令课堂教学的效果大 打折扣。 本次仿真设计的目的就是让同学们在理论学习的基础上， 通过完成一个涉及MCS 51 单片机都种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用， 使学生 不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子 元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排版调试、焊 接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立 进行某些单片机应用系统的开发设计工作打

3、下一定的基础。 该电子时钟不但具有定时作用还有温度采集作用。 定时部分可以显示时、 分、 秒， 而且用按键还可以实现时间的调整和闹铃的设定。温度采集部分实现环境温度数据的 采集。 在上一学期进行的 EDA 课程设计中， 同学们完成了单片机数据采集与定时系统的 硬件电路设计。本次综合实践是在此基础上，焊接制作电路板，完成该系统的软件设 计与调试。待仿真成功后，再将程序烧写入单片机中。 2 系统结构系统结构 整个电子时钟系统电路可分为五大部分：中央处理单元（CPU） 、电源电路部分、 显示部分、键盘输入部分、温度采集部分。 2 1 中央处理单元中央处理单元 CPU 选用 A T89C2051 对整

4、个系统进行控制： 1）它将定时数据输出到 LED，实现时间的显示； 2）根据键盘输入调用相应键处理子程序，实现时间的调整和闹铃的设定； 3）接收温度传感器输入的温度数据，进行一定的转换，然后输出到 2 位的 LED 2 显示器显示出来。 22 电源电路部分电源电路部分 在各种电子设备中，直流稳压电源是必不可少的组成部分，它是电子设备唯一能 量来源，它的设计思路是根据我们以前学过的模电电子技术，要想得到我们所要的 +6V 输出电压，就需将交流 220V 的电压经过变压器、整流电路、滤波电路和稳压电 路四个部分。 23 显示部分显示部分 显示部分是整个电子时钟最为重要的部分，它分为时间的显示和温度

5、的显示两部 分，共需要 8 位 LED 显示器。采用动态显示方式，所谓动态显示方式是时间（或温 度） 数字在 LED 上一个一个逐个显示， 它是通过位选端控制在哪个 LED 上显示数字， 由于这些 LED 数字显示之间的时间非常的短，使的人眼看来它们是一起显示时间数 字的，并且动态显示方式所用的接口少，节省了 CPU 的管脚。由于端口的问题以及 动态显示方式的优越性，在此设计的连接方式上采用共阴级接法。显示器 LED 有段 选和位选两个端口，首先说段选端，它由 LED 八个端口构成，通过对这八个端口输 入的不同的二进制数据使得它的时间（或温度）显示也不同，从而可以得到我们所要 的时间显示和温度

6、。 但对于二十个管脚的 A T89C2051 来说， LED 八个段选管脚太多， 于是我选用 74LS164 芯片来扩展主芯片的管脚， 74LS164 是数据移位寄存器， 还选用 了 74LS244 作为数据缓存器。 24 键盘部分键盘部分 它是整个系统中最简单的部分，根据功能要求，本系统共需四个按键： 功能移位键、功能加键、功能减键、定闹键。并采用独立式按键。温度采温度采 集部分集部分 此部分选用 DS18B20 传感器，主要由四部分组成：64 位 ROM、温度传感器、非挥 发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。有三个管脚：DQ 为数字信号输入/输出 端；GND 为电源地；VDD 为外接供电电源输入端。电源有两种接法：1）远端因入；2） 寄生电源方式。它是支持“一线总线”接口的温度传感器，测量温度范围为 -55 C+125 C，在-10+85 C 范围内，可编程为 9 位12 位 A/D 转换精度，工作电 压在 3V5V 之间。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统 的抗干扰性。 何为“一线总线”：独特的电源和信号