课程设计实验报告-基于单片机的数字时钟设计

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1、自主实验报告电气3081班3082110119严杰第18页共18页绪论随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到生活、工作、科研等各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计和数字钟，本数字温度计属于多功能温度计，可以任意设置温度的上下限报警功能，当温度不在设定范围内时，可以报警；本数字钟可以同步显示时间日历，日期和时间都可通过按键校整。本系统采用的DS1302可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。本系统显示部分采用LCD液晶显示屏显示，工作方便，外形美观18自主实验报告电气3081班3082110119严杰第1

2、8页共18页一、方案设计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。本系统由主控模块、时钟模块、显示模块、测温模块共4个模块组成。主控芯片使用89系列的AT89C52单片机。时钟芯片使用DS1302，DS1302做为计时芯片，可以做到及时准确。DS1302可以在很小电流的后备电源（2.5~5.5V电源，在2.5V时耗小于300nA）下继续计时，并可编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。测温模块采用DS18B20，具有测温准确，测温范围宽，电路简单的优点。显示模块采用液晶显示屏LCD1602，LCD

3、1602电路简单，功耗低，显示信息量大，显示质量高，显示界面美观、友好。1、主控制器的选择ATmega16是AVR系列中的一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准AVR指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的ATmega16单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。另外，在校期间所涉及到也主要是MCS-51系列单片机，对于其内部功能和指令系统较为熟悉，能在较为短的项目内完成项

4、目的设计和验证。2、时钟功能的实现时钟功能的实现有两种方案：一是用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟；二是用专门的时钟芯片实现时钟的记时，再把时间数据送入单片机，由单片机控制显示。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。顾采用专用时钟芯片DS1302来实现时钟功能。3、温度功能的实现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18自主实验报告电气3081班3082110119严杰第18页共18页测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测到的温

5、度的精确度不能够得到保证。在本装置中，要实现精度为0.1摄氏度温度的车辆，采用热敏电阻不嫩够满足求，故考虑采用数字温度传感器DS18B20。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。4、显示部分选择一般的数据输出可采用数码管，但是，采用七段LED数码管显示，虽然显示较为清楚，但由于本项目设计所要求输出的数据较多，如果采用数码管显示，则会用到多个数码管，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。顾考虑采用液

6、晶显示器lcd1602作为数据的输出显示部件。该芯片可显示16×2个字符，可显示字符较多多。另外，l602芯片编程和电路设计比较简单，具有低功耗功能，能够满足设计要求。5、时间调整部分选择DS1302必须设定初始时间才能正常工作，顾本系统必须有初始时间输入电路。可以考虑通过PC机通过串口通讯将初始时间数据送入单片机内部，但这给时间的调整带来一定不便，不能随时随地的调整时间。因此选择通过键盘来实现设定初始时间。二、总体设计按照系统的设计功能要求，初步确定系统由单片机主控单元、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，框图如图1所示。18自主实验报告电气3

7、081班3082110119严杰第18页共18页主控器件AT89C52温度检测DS0820时钟DS1302LCD显示器1602键盘部分图1系统框图三、硬件设计系统整体硬件电路包括：单片机主板电路，传感器数据采集电路，时钟芯片电路，温度和时间显示电路。如图2，系统硬件电路主要有4部分组成，单片机主板电路中的按健复位电路是上电复位加手动复位方式，DS1302使用两个1.5伏外部电源为后备电接到VCC1，主电源+5伏接VCC2，RST接平p1.5，SLK接p1.7，I/O接p1.6。DS18B20采用外部电源供电方式。用p0口驱动LCD1602液晶显示屏。