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1、定时闹钟LED显示系统,答辩人：XXX 指导教师：XXX XXXX年X月X日,主要内容,课题研究背景 课题研究意义 主要工作内容 工作总结,一、课题研究背景,在当代繁忙的工作与生活中，时间与我们每一个人都有非常密切的关系，每个人都受到时间的影响。为了更好的利用我们自己的时间，我们必须对时间有一个度量，因此产生了钟表。 钟表的发展是非常迅速的，在人们的使用过程中，逐渐发现了钟表的功能太单一，因此，人们就想把一些辅助功能加入钟表中去。实现额外的功能如：世界时、农历显示、闹钟。,二、课题研究意义,在发现现有时钟功能单一的基础上，开发各类高性能的电子时钟，把先进的科学技术融入人们的生活之中。 本次设计
2、通过对一个电子闹钟时间系统的设计学习，可以熟悉单片机应用原理的设计。,三、主要工作内容,电子闹钟简介及方案选择 电子闹钟的硬件系统设计 电子闹钟的软件系统设计,1.1 电子闹钟组成,根据本课题电子闹钟所要实现的功能，电子闹钟主要有单片机主控芯片、时钟及复位电路、显示电路、电源及通信电路、闹铃电路、按键电路组成。系统基本框图如图1.1所示 。,图1.1 电子闹钟系统框图,1.2 电子闹钟方案选择,方案一:纯硬件电路系统。 方案二:用可编程逻辑器件（PLD）实现。 方案三:采用单片机芯片作为系统的控制核心，时钟功能采用单片集成的时钟芯片来实现，可以使用数码管显示时间、日历及闹铃提示信息，有着智能化
3、的人机界面。 经过以上三种方案的简单介绍, 选用方案三来完成项目设计的要求。,1.2.1总体方案选择,1.2.2 时钟模块选择,方案一：采用基本门电路搭建。用基本门电路来实现时钟发生器，电路结构复杂，故障系数大，不易调试。 方案二：由单片机实现时钟功能。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。 方案三：用专用时钟芯片来实现。 经过以上三种方案的简单介绍，可以得出，选择方案三对系统更容易实现，也更稳定。所以选择实时时钟芯片DS1302作为计时芯片。,1.2.3 键盘模块选择,方案一：采用独立式按键电路。每个键单独占有一根I/O接口线，每个I/O 口的
4、工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。 方案二：采用阵列式键盘。此类键盘是采用行列扫描方式，当按键较多时可以降低占用单片机的I/O口数目，此系统适合按键数目较多时的情况。 经过以上两种方案的简单介绍，采用方案一独立式按键电路作为本次设计的按键电路。,1.2.4 显示模块选择,方案一：使用多个数码管LED显示。LED 数码管亮度大、价格低廉，配置灵活，与单片机接口比较方便等优点。 方案二：采用液晶显示。实现基本的显示信息，而且可以显示丰富的符号指示信息以及文字指示信息。 经过以上两种方案的简单介绍，选择方案一用LED作为显示器较为合理。,2 电子闹钟的硬件系统设计,系统CPU控制芯片选
5、择为宏晶公司生产的STC89C52RC芯片STC89C52RC芯片的各引脚及其连接图如图2.1所示。,图2.1 STC89C52RC芯片引脚连接图,2.1 主机电路设计,2.2 系统时钟控制电路设计,本次设计选用的是实时时钟芯片DS1302DS1302与STC89C52RC芯片的连接只需要三条线，SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。时钟芯片的的SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)分别与52芯片的P2.5、P2.6、P2.7连接，DS1302的引脚连接图如图2.2所示。,图2.2 时钟芯片连接图,2.3 按键电路设计,本次设计电子闹钟，设置了五个按键，K1是功能选择键，K2是加1按
6、键，K3是减1按键，K4是确认按钮，K5是时间切换按键，五个按键所实现的操作功能，如表2.1所示。,表2.1 按键功能分配表,2.3 按键电路设计,K1K5分别与STC89C52RC芯片的P2.0P2.4连接，当有按键按下时，对应端口被置为一个低电平，完成对电子闹钟的时间功能控制。电子闹钟的按键电路图如图2.3所示。,图2.3 按键接口电路连接图,2.4 闹铃电路设计,蜂鸣器一般用于一些要求不高的声音报警及发出按键操作提示音等。图中加了一只驱动三极管，三极管为PNP型。蜂鸣器的具体电路图如图2.4所示。,图2.4 蜂鸣器闹铃电路图,2.5 显示电路设计,本次显示电路部分用2个四位共阴数码管进行
7、显示，驱动电路采用NPN型三极管8050进行驱动。由图2.5所示。,图2.5 数码管显示电路连接图,2.6 电源电路设计,本次设计电子闹钟的电源供电系统采用两种形式供电。一种是USB接口形式，另一种是外部电源接口形式。由一个三向开关控制，选择哪一钟电源供电方式。具体电路连接图如图2.6所示。,图2.6 电源电路连接图,3 电子闹钟的软件系统设计,主控模块的设计总体是一个循环，完成电子闹钟从系统初始化，读取闹钟时间，数码管显示，按键处理然后在返回时间显示模块。电子闹钟系统的主程序流程图如图3.1所示。,3.1 主控模块设计,图3.1 主程序流程图,3.2 显示模块设计,在数码管的显示中，有段码选
8、择和位码选择，数码管的显示流程图如图3.2所示。 本次设计显示是采用软件译码方式来实现，数码管显示程序设计中定义一个段码的表，做为一个数组，数组中的这些数分别代表数码管显示的09这十个数字的段码。当数码管要显示时间时，将数据变成段码，再直接送给数码管显示出来。,图3.2 数码管显示流程图,3.3 时间设定模块设计,当扫描按键是时间设定按键时，则进行时间的设定，时间的设定按键分三次，分别为小时设定、分钟设定和秒设定。用KEY2加一按键、KEY3减一按键完成对时间小时、分钟、秒的设置。当设置完成后按确认键退出时间的设定状态，时间设定的流程图如图3.3所示。,图3.3 时间设定流程图,2.5 闹钟功
9、能模块设计,闹铃功能的实现涉及到两个方面：闹铃时间设定，闹铃判别与响应。闹铃时间设定模块的设计可参照时间设定模块，这里着重阐述闹铃判别与处理模块的设计问题。闹铃电路根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后驱动蜂鸣器电路发声实现报时。当闹铃响起时，可以通过确认按键结束闹铃声音，实现人工控制闹铃的响停。,闹钟功能实现流程图如图3.4所示。,图3.4 闹钟功能实现流程图,根据以上的软件系统设计，进行软件编程，加上硬件设计电路，通过串口通信，进行系统的调试，实现电子闹钟的具体功能。,四、工作总结,通过这次毕业设计的制作，让我了解到学习知识的重要性，锻炼了自己独立思考问题，分析问题，解决问题的能力。在做毕业设计的过程中，我进一步认识到全面专业的专业知识以及清晰的逻辑思考方式对研究问题的重要性。 我相信毕业设计的过程将对我以后的学习和工作也会有很大的帮助。,谢谢！,