题目：多功能数码种的设计一、设计目的数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。因此，我们此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟.而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法.三、原理框图1．数字钟的构成数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。 （a） 数字钟组成框图2．晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用ＴＴＬ门电路构成；另一类是通过ＣＭＯＳ非门构成的电路，本次设计采用了后一种。如图（b）所示，由ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。（b） CMOS 晶体振荡器（仿真电路）3．时间记数电路一般采用10进制计数器如74HC290、74HC390等来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中选择74HC390。由其内部逻辑框图可知，其为双2-5-10异步计数器，并每一计数器均有一个异步清零端（高电平有效）。秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。ＣＰＡ（下降没效）与１ＨZ秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图２.４所示，其中Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。十进制-六进制转换电路分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Ｑ３作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的Ｑ２作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为１２进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行１２进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现１２进制计数功能的电路如图（d）所示。（d）十二进制电路另外，图（d）所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。4．译码驱动及显示单元电路选择ＣＤ４５１１作为显示译码电路；选择ＬＥＤ数码管作为显示单元电路。由CD4511把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。这里的LED数码管是采用共阴的方法连接的。计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到CD4511芯片，再由4511芯片把BCD码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。5．校时电路数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。即为用COMS与或非门实现的时或分校时电路，In1端与低位的进位信号相连；In2端与校正信号相连，校正信号可直接取自分频器产生的1HZ或2HZ（不可太高或太低）信号；输出端则与分或时个位计时输入端相连。当开关打向下时，因为校正信号和0相与的输出为0，而开关的另一端接高电平，正常输入信号可以顺利通过与或门，故校时电路处于正常计时状态；当开关打向上时，情况正好与上述相反，这时校时电路处于校时状态。实际使用时，因为电路开关存在抖动问题，所以一般会接一个RS触发器构成开关消抖动电路，所以整个较时电路就如图（f）。（f）带有消抖电路的校正电路6．整点报时电路电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。当时间在59分50秒到59分59秒期间时，分十位、分个位和秒十位均保持不变，分别为5、9和5，因此可将分计数器十位的QＣ和QＡ 、个位的QＤ和QＡ及秒计数器十位的QＣ和QＡ相与，从而产生报时控制信号。报时电路可选74HC30来构成。74HC30为8输入与非门。四、元器件4．共阴八段数码管6个5．网络线2米/人6．CD4511集成块6块7．CD4060集成块1块8．74HC390集成块3块9．74HC51集成块1块10．74HC00集成块4块11．74HC30集成块1块12．10MΩ电阻5个13．500Ω电阻14个14．30p电容2个15．时钟晶体1个16．蜂鸣器10个五、各功能块电路图数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，可以由许多中小规模集成电路组成，所以可以分成许多独立的电路。（一） 六进制电路由74HC390、7400、数码管与4511组成，电路如图一。（二） 十进制电路由74HC390、7400、数码管与4511组成，电路如图二。（三） 六十进制电路由两个数码管、两4511、一个74HC390与一个7400芯片组成，电路如图三。（四） 双六十进制电路由2个六十进制连接而成，把分个位的输入信号与秒十位的Qc相连，使其产生进位，电路图如图四。（五） 时间计数电路由1个十二进制电路、2个六十进制电路组成，因上面已有一个双六十电路，只要把它与十二进制电路相连即可，详细电路见图五。（六） 校正电路由74CH51D、74HC00D与电阻组成，校正电路有分校正和时校正两部分，电路如图六。（七） 晶体振荡电路由晶体与2个30pF电容、1个4060、一个10兆的电阻组成，芯片3脚输出2Hz的方波信号，电路如图七。（八） 整点报时电路由74HC30D和蜂鸣器组成，当时间在59:50到59:59时，蜂鸣报时，电路如图八
1. EDA教学实验设计实例——电子秒表电路的设计 被引次数:1次 艾明晶 金惠华 文献来自:仪器仪表学报 2001年 第S2期 MAX+PLUS开发系统本文详细介绍了一个 EDA教学实验的设计实例——电子秒表电路的设计。作者采用顶层图形设计的思想 ,对电子秒表电路的核心芯片——计时控制芯片进行设计 ,并介绍了在设计中所解决的各个关键问题。本文使用目前流行的一种 EDA软件平台——美国 Altera公司的 M ... 2. EDA教学实验设计实例——电子秒表电路的设计 艾明晶 金惠华 文献来自:中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(下) 2001年 第总第期 北京 100083本文详细介绍了一个EDA教学实验的设计实例——电子秒表电路的设计。作者采用顶层图形设计的思想,对电子秒表电路的核心芯片——计时控制芯片进行设计,并介绍了在设计中所解决的各个关键问题。本文使用目前流行的一种EDA软件平台——美国Altera公司的MAX+PL ... 3. 风扇电子定时器设计一例 仇德明 潘裕明 文献来自:家电科技 1987年 第03期 秒表:金雀电子秒表,上海手 表五厂产 现将以上5个样机试验结果进行分析,以便对本电路按理论计算式所得的定时时间T的置信度作一讨论:由于影响T的因素较多,如电容漏电流的离散性、不稳定性、门电路闭值电平vT。的差异 ... 本文介绍一种以数字电路为主兼顾成本与质量两者关系的三小时电子定时电路,具有一定的实用性。 ... 4. 实用多功能电子时钟设计 被引次数:1次 翟玉文 徐宏亮 艾学忠 王庆伟 赵岩 文献来自:吉林化工学院学报 2001年 第01期 通过按键可进行电子时钟与电子秒表功能的切换 ,可对电子时钟的显示内容、时间对时、闹钟定时等功能进行设定和对电子秒表开始计时、暂?... 动态显示介绍一种以AT89C5 1单片机为核心的实用多功能电子时钟设计 .该时钟具有年、月、日、星期、时、分、秒显示和整点音乐报时及定时闹钟等功能 ,也可作电子秒表使?... 5. 数字秒表的实验设计 邹华 文献来自:潍坊教育学院学报 1997年 第01期 、(图二J这样整个数字秒表就设计出来了。从电路图上可以看出,所用器件都比较简单,除有一定实用价值外,作为一个学生实验来做,既可系统地巩固所学知识,又有利于理论联系实际,实践证明,效果很好。39数字秒表的实验设计@邹华<正>秒表是一种 ... 6. 简易电子钟的设计 王韧 俞斌 文献来自:电子世界 2005年 第07期 仅通过程序设计,即可为电子钟增加年、月、日、星期以及闹铃、秒表等功能。◆图4图5图6图7简易电子钟的设计@王韧$湖南工学院电气与信息工程系 @俞斌$湖南工学院电气与信息工程?... 7. 用电子秒表取代打点计时器 朱成标 文献来自:物理实验 1995年 第03期 连接外接微动开关的引线aa'与bb'和电子秒表的连接方法如图2所示.aa'与相连的开关ANI、KZ相当于电子秒表按钮M,对电子秒表有复位/中间计时的控制作用 ... 电子秒表即可获得相应的计时控制信号.二、电子秒表的实验计时方法电子秒表用于实验计时有三种计时方法,即同步计时、中途一次计时、中途二物理实验第15卷第8期次计时 ... 8. 语音智能电子体温计设计 支长义 程志平 焦留成 文献来自:微计算机信息 2007年 第07期 450002河南郑州$郑州大学电气工程学院根据设计要求,以SPCE061A新型单片机为基础,通过对温度采样信号分析研究,给出了语音智能电子体温计设计电路,测试结果表明,该电路较为理想。SPCE061A单片机 ... 9. 电子秒表自动计时的研究 谢志堃 文献来自:绍兴文理学院学报 2004年 第10期 并用这个信号去控制电子秒表的触发端,以实现电子秒表自动起、停的计时功能.1电子秒表的自动计时研究 电子秒表具有分段计时的功能,因此可以用来测量运动物体经过某段距离的时间间隔 ... 通过对电子秒表的研究发现,从电子秒表的触发方式来看,只需对计时触发端提供一个电压就可以对电子秒表加以控制,实现自动计时的功能 ... 希望以上资料对你有帮助!
MAX+PLUS开发系统本文详细介绍了一个 EDA教学实验的设计实例——电子秒表电路的设计。作者采用顶层图形设计的思想 ,对电子秒表电路的核心芯片——计时控制芯片进行设计 ,并介绍了在设计中所解决的各个关键问题。本文使用目前流行的一种 EDA软件平台——美国 Altera公司的 M ... 2. EDA教学实验设计实例——电子秒表电路的设计 艾明晶 金惠华 文献来自:中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(下) 2001年 第总第期 北京 100083本文详细介绍了一个EDA教学实验的设计实例——电子秒表电路的设计。作者采用顶层图形设计的思想,对电子秒表电路的核心芯片——计时控制芯片进行设计,并介绍了在设计中所解决的各个关键问题。本文使用目前流行的一种EDA软件平台——美国Altera公司的MAX+PL ... 3. 风扇电子定时器设计一例 仇德明 潘裕明 文献来自:家电科技 1987年 第03期 秒表:金雀电子秒表,上海手 表五厂产 现将以上5个样机试验结果进行分析,以便对本电路按理论计算式所得的定时时间T的置信度作一讨论:由于影响T的因素较多,如电容漏电流的离散性、不稳定性、门电路闭值电平vT。的差异 ... 本文介绍一种以数字电路为主兼顾成本与质量两者关系的三小时电子定时电路,具有一定的实用性。 ... 4. 实用多功能电子时钟设计 被引次数:1次 翟玉文 徐宏亮 艾学忠 王庆伟 赵岩 文献来自:吉林化工学院学报 2001年 第01期 通过按键可进行电子时钟与电子秒表功能的切换 ,可对电子时钟的显示内容、时间对时、闹钟定时等功能进行设定和对电子秒表开始计时、暂?... 动态显示介绍一种以AT89C5 1单片机为核心的实用多功能电子时钟设计 .该时钟具有年、月、日、星期、时、分、秒显示和整点音乐报时及定时闹钟等功能 ,也可作电子秒表使?... 5. 数字秒表的实验设计 邹华 文献来自:潍坊教育学院学报 1997年 第01期 、(图二J这样整个数字秒表就设计出来了。从电路图上可以看出,所用器件都比较简单,除有一定实用价值外,作为一个学生实验来做,既可系统地巩固所学知识,又有利于理论联系实际,实践证明,效果很好。39数字秒表的实验设计@邹华<正>秒表是一种 ... 6. 简易电子钟的设计 王韧 俞斌 文献来自:电子世界 2005年 第07期 仅通过程序设计,即可为电子钟增加年、月、日、星期以及闹铃、秒表等功能。简易电子钟的设计@王韧$湖南工学院电气与信息工程系 @俞斌$湖南工学院电气与信息工程?7. 用电子秒表取代打点计时器 朱成标 文献来自:物理实验 1995年 第03期 连接外接微动开关的引线aa'与bb'和电子秒表的连接方法如图2所示.aa'与相连的开关ANI、KZ相当于电子秒表按钮M,对电子秒表有复位/中间计时的控制作用 ... 电子秒表即可获得相应的计时控制信号.二、电子秒表的实验计时方法电子秒表用于实验计时有三种计时方法,即同步计时、中途一次计时、中途二物理实验第15卷第8期次计时8. 语音智能电子体温计设计 支长义 程志平 焦留成 文献来自:微计算机信息 2007年 第07期 450002河南郑州$郑州大学电气工程学院根据设计要求,以SPCE061A新型单片机为基础,通过对温度采样信号分析研究,给出了语音智能电子体温计设计电路,测试结果表明,该电路较为理想。SPCE061A单片机 9. 电子秒表自动计时的研究 谢志堃 文献来自:绍兴文理学院学报 2004年 第10期 并用这个信号去控制电子秒表的触发端,以实现电子秒表自动起、停的计时功能.1电子秒表的自动计时研究 电子秒表具有分段计时的功能,因此可以用来测量运动物体经过某段距离的时间间隔 通过对电子秒表的研究发现,从电子秒表的触发方式来看,只需对计时触发端提供一个电压就可以对电子秒表加以控制,实现自动计时的功能希望以上资料对你有帮助.
我们刚刚做完的课程设计..给你啦~~数字钟设计报告设计者： 2006207320062046目录1 设计目的 32 设计要求指标 基本功能 扩展功能 43．方案论证与比较 44 总体框图设计 45 电路原理分析 数字钟的构成 分频器电路 时间计数器电路 分频器电路 振荡器电路 数字时钟的计数显示电路 校时电路 整点报时电路 86系统仿真与调试 87.结论 8参考文献 9实验作品附图 10数字钟摘要：数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路设计数字钟的方法。经过了数字电路设计这门课程的系统学习，特别经过了关于组合逻辑电路与时序逻辑电路部分的学习，我们已经具备了设计小规模集成电路的能力，借由本次设计的机会，充分将所学的知识运用到实际中去。本次课程设计要求设计一个数字钟，基本要求为数字钟的时间周期为24小时，数字钟显示时、分、秒，数字钟的时间基准一秒对应现实生活中的时钟的一秒。供扩展的方面涉及到定时自动报警、按时自动打铃、定时广播、定时启闭路灯等。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1 设计目的1．掌握数字钟的设计、组装与调试方法。2．熟悉集成元器件的选择和集成电路芯片的逻辑功能及使用方法。3．掌握面包板结构及其接线方法4．熟悉仿真软件的使用。2 设计要求及指标2．1基本功能1）时钟显示功能，能够正确显示“时”、“分”、“秒”。2）具有快速校准时、分、秒的功能。3）用555定时器与RC组成的多谐振荡器产生一个标准频率（1Hz）的方波脉冲信号。2．2扩展功能1）用晶体振荡器产生一个标准频率（1Hz）的脉冲信号。2）具有整点报时的功能。3）具有闹钟的功能。4）……3、方案论证与比较本设计方案使用555多谐振荡器来产生1HZ的信号。通过改变相应的电阻电容值可使频率微调，不必使用分频器来对高频信号进行分频使电路繁复。虽然此振荡器没有石英晶体稳定度和精确性高，由于设计方便，操作简单，成为了设计时的首选，但是由于与实验中使用的555芯片产生的脉冲相比较，利用晶振产生的脉冲信号更加的稳定，同过电压表的测量能很好的观察到这一点，同时在显示上能够更加接进预定的值，受外界环境的干扰较少，一定程度上优于使用555芯片产生信号方式。我们组依然同时设计了555和晶振两个信号产生电路。（本实验报告中着重按照原方案设计的555电路进行说明）4、 系统设计框图数字式计时器一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。在本设计中555振荡器及其相应外部电路组成标准秒信号发生器，由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。秒信号送入计数器进行计数，把累计的结果以‘时’、‘分’、‘秒’的数字显示出来。‘时’显示由二十四进制计数器、译码器、显示器构成，‘分’、‘秒’显示分别由六十进制计数器、译码器、显示器构成。其原理框图如图所示。5、电路原理分析数字钟的构成数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路.由于计数的起始时间不可能与标准时间一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定.在此使用555振荡器组成1Hz的信号。数字钟原理框图（）5．振荡器电路555定时器组成的振荡器电路给数字钟提供一个频率为1Hz的方波信号。其中OUT为输出。时间计数器电路时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成,其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器,而根据设计要求,时个位和时十位计数器为24进制计数器.分频器电路通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到1Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级2进制计数器来实现。例如，将32768Hz的振荡信号分频为1HZ的分频倍数为32768（ ），即实现该分频功能的计数器相当于15级2进制计数器。振荡器电路利用555定时器组成的多谐振荡器接通电源后，电容C1被充电，当电压上升到一定数值时里面集成的三极管导通，然后通过电阻和三极管放电，不断的充放电从而产生一定周期的脉冲，通过改变电路上器件的值可以微调脉冲周期。数字时钟的计数显示控制在设计中，我们使用的是74**160十进制计数器，来实现计数的功能，实验中主要用到了160的置数清零功能（特点：消耗一个时钟脉冲），清零功能（特点：不耗时钟脉冲），在上级160控制下级160时候通过组合电路（主要利用与非门）实现，在连接电路的时候要注意并且强调使能端的连接，其将影响到整一个电路的是否工作。电路的控制原理如下：秒钟由个位向十位进位：0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001实现个位的计数，采用的是置数的方式（利用RCO端口），当电路计数到1001的时候采用一个二输入与非门接上级输入的高位和低位输出作为下级的信号，实现了秒区的个位和十位的显示与控制。设计中注意到接的是一个与非门而不是与门，目标在产生一个时钟脉冲。实现正确的显示。由秒区向分区的显示控制：基本原理同上，在秒区十位向时区个位显示的时：0000—0001—0010—0011—0100—0101产生了六个脉冲的时候向下级输出一个时钟脉冲，利用的还是与非门，目标仍是实现正确的计时显示。分区的显示及整体电路反馈清零：当数值显示达到：23：59的时候要实现清零的工作，采用CLR清零的方式反馈清零。具体设计接出控制端的9，5，3，2用十六进制表示后高电平对应引脚接与非，将非门输出信号的值反馈给各个160芯片的清零端（CLR）既可以实现清零了。 校时功能的实现当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正.通常,校正时间的方法是:首先截断正常的计数通路,然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端,校正好后,再转入正常计时状态即可.根据要求,数字钟应具有分校正功能,因此,应截断分个位的直接计数通路,并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中.在实验实现过程中使用的是通过开关（普通开关）来实现高低电平的切换，手动赋予需要的高低电平来实现脉冲的供给，将脉冲提供到所需要的输入（CLK）端口，实现校时，仿真过程中能够正常校时并且在校时的时候达到了预定的效果；而在我们进入实际电路连接的时候，利用开关（手控导线点触实现）来实现校时再不像仿真那样的精确了，原因分析是由于使用的是普通的开关同时利用的是手动的对CLK端口赋予脉冲信号，在实现手动生成脉冲信号的过程中产生了扰动，即相当于产生了多个的脉冲信号对需要的数码管进行校时，如此，并没有达到仿真的精确效果，但是在实验中通过改进电路的校时方式，不是用手触开关产生脉冲信号（如若需用手触则需要使用一个锁存器实现去抖动，才能够在脉冲生成时候不产生干扰的脉冲，实现正常的校时），而是使用信号发生器实现信号的提供，对需要校时的数码管在相对应的CLK端口提供脉冲信号实现校时，利用此方式实现校时则比手触开关方式效果要好。 报时的实现报时功能的实现原理较为简单，即对所需要报时的输出量进行控制，并对控制产生的信号作为LED显示的信号源，电路连接中要注意到的是在实现LED显示的时候最好连接上一个保护电阻对LED灯器到保护的作用。例如我们的校时时间是 23：59，0010—0011—0101—1001；利用相应的门电路实现满足端口输出是上述条件的时候进行报时即可。6、系统仿真与调试7、结论学贵以致用，通过几天的数字钟设计过程，将从书本上学到的知识应用于实践，学会了初步的电子电路仿真设计,虽然过程中遇到了一些困难，但是在解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高。当最终调试成功的时候也是对自己的一种肯定。在当前金融危机大的社会背景下，能够增加自身砝码的不仅仅是一纸文凭证书，更为重要的是毕业生是否能够适应社会大潮流的需要，契合企业的要求即又较硬的动手操作及设计能力。此次的设计作业不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养，为自己以后的学习方向的明确了重点。另外在这次实验中我们遇到了不少的问题针对不同的问题我们采取不同的解决方法，最终一一解决设计中遇到的问题。还有在实验设计中我们曾遇到多块芯片以及数码管损坏的情况造成了数字钟的显示没有达到预期的效果，或是根本不显示，通过错误排除最终确认是元件问题，并向老师咨询跟换元件最终的到解决。在我们曾经遇到不懂的问题时，利用网上的资源，搜索查找得到需要的信息。参考文献：李庆武 《电子技术基础实验 数字电子技术及其EDA》 机械工业出版社 2006年7月P32及P78康华光 《电子技术基础 数字部分》（第五版） 高等教育出版社 2007年11月 P421范爱平.Multisim 2001在电力电子仿真技术中的应用[J].实验室研究与探索CSDN软件网下载文件
试题： A甲1025参赛试题： 点阵电子显示屏（A题）参赛学生：冯元伟 物理与微电子学院 关童 物理与微电子学院 田立志 材料学院包装工程 参赛学校：山东大学 指导老师：陈延俊 秦峰 王延伟 仪维2006年9月11日目 录第一部分 摘要 ……………………………………………………...3第二部分 1.设计任务………………………………………………..4 基本要求………………………………………………………….........4 发挥部分……………………………………………………………….4 创新部分……………………………………………………………….4 2．方案论证与比较………………………………………5 显示部分……………………………………………………………….5 数字时钟……………………………………………………………….5 温度采集部分………………………………………………………….6 芯片选择……………………………………………………………….6 闹铃方式的选择……………………………………………………….6 止闹方式的选择……………………………………………………….6 串口通讯芯片的选择………………………………………………….6 3. 总体方案……………………………………………….7 工作原理……………………………………………………………….7 总体设计……………………………………………………………….7 4．系统硬件设计…………………………………………7 AT89S52单片机最小系统…………………………………………...8 温度测量模块………………………………………………………...8 时钟模块……………………………………………………………..8 键盘模块……………………………………………………………..9 LED点阵显示模块………………………………………………….10 电源的选择………………………………………………………….11 PC机通讯……………………………………………………………12 整体电路…………………………………………………………….12 5．系统软件设计………………………………………….7 主程序流程………………………………………………………….13 扫描子程序………………………………………………………….14 时间程序…………………………………………………………….15 PC机串口通讯程序…………………………………………………15 亮度调节程序………………………………………………………16 温度程序…………………………………………………………….17 6．测试与结果分析……………………………………...17 基本部分测试与分析……………………………………………….17 发挥部分测试与分析……………………………………………….18 创新部分测试与分析……………………………………………….18 7．设计总结……………………………………………...18 8．参考资料……………………………………………...18附录……………………………………………………………18例程…………………………………………………………......................................18摘要 LED大屏幕显示系统，以AT89S52单片机为核心，由键盘显示、录放音模块、光电开关、温度采集、定时闹铃、LED大屏幕显示等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对时间显示和大屏幕显示进行了重点设计。此外，扩展单片机外围接口、温度采集、非接触式止闹、滚动屏幕显示、语音报时等功能。本系统大部分功能由软件来实现，吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能,发挥部分也得到完全的实现,而且有一定的创新功能。 关键字：单片机 LED大屏幕 滚屏显示 Abstract This large LED display screen system ,based on chip microcomputer AT89S52,is composed by the following functional modules : keyboard displaying ,sound phonating. photoelectricity untouched switch，temperature gathering ,timing bell, According to the basic requirements of the subject ,our system stresses on the realization of time displaying and large screen displaying ,Furthermore ,we also extend the primary function ,adding new functions ,such as the single chip peripheral ports ,temperature gathering ,untouched ring-stop, scroll screen display, sound timing .and so on. Adopting the idea of hardware-to-software, most of those functions are realized by softwares, which makes the electrocircuit more concise and the system more stable ,The design achieved and even exceeded all the required basic technical indexes Key words: chip microcomputer large screen display system scroll screen display1任务设计 基本要求：设计并制作LED电子显示屏和控制器。 自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏； 自制显示屏控制器，扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制，显示屏显示数字和字母亮度适中，应无闪烁。 显示屏通过按键切换显示数字和字母； 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子，通过按键切换显示内容； 能显示4组特定汉字组成的句子，通过按键切换显示内容。发挥部分：自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏； LED显示屏亮度连续可调。 实现信息的左右滚屏显示，预存信息的定时循环显示； 实现实时时间的显示，显示屏数字显示： 时∶分∶秒（例如 18∶38∶59）；增大到10组（每组汉字8个或16个数字和字符）预存信息，信息具有掉电保护；实现和PC机通讯，通过PC机串口直接对显示信息进行更新（须做PC机客户程序）； 创新部分 室温的测量 定时闹铃 整点报时 非接触止闹 2、方案论证 显示部分: 显示部分是本次设计最核心的部分，对于LED8*8点阵显示有以下两种方案： 方案一：静态显示，将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0 和1 表示,若为0 ,则表示L ED 无电流,即暗状态;若为1 则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有L ED 的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。 方案二：动态显示，对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。动态显示方式方式,可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素. 我们通过实验发现, 当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率) 为50Hz, 发光二极管导通时间≥1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感.。 鉴于上述原因, 我们采用方案二 ．数字时钟 数字时钟是本设计的重要的部分。根据需要，可利用两种方案实现。 方案一：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。 方案二：本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。 基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。 温度采集部分 能进行温度测量是本设计的创新部分，由于现在用品追求多样化，多功能化，所以我们决定给系统加上温度测量显示模块，方便人们的生活，使该设计具有人性化。 方案一：采用热敏电阻，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，对于检测小于 1 摄氏度的信号是不适用的。 方案二：采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。 基于DS18b20的以上优点，我们决定选取DS18b20来测量温度。 芯片的选择 方案一：采取并口输入，占用大量I/O口资源 方案二：选取串口输入，使用较少。所以我们选用串口输入。串口输入我们可以选用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。但是74HC595和74LS164两种芯片必须加驱动才能驱动LED，而TI 公司的DMOS 器件TPIC6B595 , 除具有TTL 和CMOS 器件中移位寄存器595 的逻辑功能外, 其最大的特点是驱动功率大, 可直接用作LED的驱动。 综合以上比较，我们选取TPIC6B595来驱动LED点阵。 闹铃方式的选择 方案一：采用蜂鸣器闹铃，当到设定时间时，单片机向蜂鸣器送出高电平，蜂鸣器发生。采用蜂鸣器闹铃结构简单，控制方便，但是发出的闹铃声音单一。 方案二：采用录音放音芯片1420闹铃，先对录放音设备录入一段音乐，当到设定时间时，单片机控制录放音设备放音。采用录放音电路铃声可以自己预先设定一段自己喜欢的音乐，符合电器设备人性化的要求。且1420芯片可以分段录音，还具有语音报时功能。 基于录音放音芯片1420的以上优点，我们决定采用录放音设备闹铃。 止闹方式的选择 一般钟表都具有闹钟功能，到设定时间，便自动启动闹钟，发出音乐提醒人们，再由人按下止闹按钮停止闹钟工作。 一般每天只能设置一次闹钟、并要由人按下按钮止闹，使用不是很方便。 智能处理器应用可改变这种状况，一天可按自己需要设置闹钟的开关、多次闹钟设置并可用非接触方式止闹。 方案一：采取远程红外遥控止闹，遥控器发出特定红外信号时，单片机接受到信号，向发音设备发出停止信号止闹。红外遥控止闹控制距离远，但是价格昂贵，增加了制造成本。 方案二：采取光电传感器，当用一物体遮挡光电传感光电传感器向单片机接口送出一个低电平，单片机立即向发音设备发出停止信号止闹。光电传感器价格便宜，线路简单，易于控制。 基于以上比较我们决定采用光电传感器止闹。 串口通讯芯片的选择 AT89S52串行口采用的是TTL电平，因此必须的有电平转换电路，可以选择1488，1489，MAX232A. 方案一：采用1488或1489芯片实现电平转换，但在使用中发现这两种芯片可靠性不高，且需要正负12V电源，使用麻烦。 方案二：采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单，可靠。 基于以上分析，我们选用方案二，选用芯片 电源模块 方案一：采用干电池作为LED点阵系统的电源，由于点阵系统耗电量较大，使用干电池需经常换电池，不符合节约型社会的要求。点阵系统要悬挂在墙上，电池总量大，使用会有较大安全隐患。 方案二：采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源，不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用更加安全可靠 基于以上分析，我们决定采用方案二3、总体方案 工作原理: 利用单片机AT89S52单片机作为本系统的中控模块。单片机可把由DS18B20、DS1302读来的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历的显示。点阵LED电子显示屏显示器为主要的显示模块，把单片机传来的数据显示出来,并且可以实现滚动显示。利用光电传感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。 总体设计 设计总体框图如图14、系统硬件设计（单元电路设计及分析） AT89S52单片机最小系统： 最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为AT89S52单片机的最小系统。 温度测量模块: 温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器，测温范围为-55℃~125℃，可编程为9位~12位A/D转换精度，测温分辨率达到℃，采用寄生电源工作方式， CPU只需一根口线便能与DS18B20通信，占用CPU口线少，可节省大量引线和逻辑电路。接口电路如图3所示。图3 DS18B20测量电路 时钟模块 时钟模块采用DS1302芯片，DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM 通过简单的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日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式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用到三个口线1 RES 复位2 I/O 数据线3 SCLK串行时钟时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信DS1302 工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW，其接线电路如图4 图4 时钟电路 键盘模块 键盘、状态显示模块：为了使软件编程简单，本设计利用可编程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按键，PC口则用于控制状态显示所用LED点阵。每个按键都通过一个10K的上拉电阻接电源+Vcc,按键的另一端接地。当有键按下时，与该键相连的PA口的相应位变为低电平，单片机检测到该变化后即转到相应的键处理程序，同时在程序中点亮LED点阵。模块电路如图 LED显示模块 点阵数据串行输入, 器件为 移位寄存器TPIC6B595595, 门控和扫描信号常以16 点阵为一行进行并行处理。在点阵显示中以4×8个L ED 点阵构成一个L ED 显示单元, 采用行共阳列共阴的编排方式。其驱动分为行列两部分, 分别来自于行、列移位寄存器, 行数据是扫描数据, 16 行中每次只有一行被驱动, 采用逐行扫描方式, 列数据则为汉字的点阵码。。对于字符和图形显示也可以用点阵处理, 其显示原理和方法相同.电路如图6 图6 LED显示电路电源选择： 200W/5V的直流稳压电源更加安全电路图如图7图7 电源电路 PC机通讯 MAX232是标准的串口通信接口，对于一般的双向通讯，只需要使用串行输入口RXD(第3脚)、串行输出TXD(第2脚)和地线（第7脚）。MAX232逻辑电平的规定如表2. 表 2 逻辑电平表逻辑值 电平幅值 (v) 0 3+~+15 1 3-~-15 图8 串口通讯整体电路系统整体电路如下： 图9 整体电路5、系统软件设计主程序如图显示子程序流程如图 显示时间子程序流程如图12图12 时间子程序流程图 与PC串口通讯程序 LED亮度调节图 14 LED亮度调节温度测量流程图如图15 图15 温度测量程序流程图6、测量及其结果分析 基本部分测试与分析 测试仪器： 秒表 、温度表、万用电表、WAVE仿真器基本要求部分的测试与分析： （1）系统上电后，全屏点亮，没有暗点。接着显示时间。按“#”键后时扫描键盘，当有1~10键按下时，分别显示十段设定的数字、英文或汉字。 （2）显示时间时通过与秒表对比，测试的系统时间准确。6. 2 发挥部分测试与分析：(1) 当按下#后在按下进入亮度调节，按下“+”键时，亮度增加。按下“—”键时，亮度变弱。(2) 可以实现文字左右移动 (3) 按下“设置时间”键，观察到“钟表” 二极管点亮，此时可对时间进行设置。按下“时间设置“进入时调试，按“+”键时间加。在按下“切换”键时，进入分调整模式，按下“+”键，分增加。按下“选择”键时，分调整模式改为秒调整模式，按下“+”键秒增加。经测试该步可以很好的实现。调整时间完毕后，再按一下“闹钟设置”进入闹铃设置状态，按下“+”键设定“时”增加，在按下“选择”键进入分的设置，按下“+”键设定“分”增加。在按下“选择”键进入秒设置模式，按“+”键秒增加。(4)系统可以显示10组，每组8个汉字，完成要求 创新部分测试与分析（1）温度测量: 键盘切换现场环境温度显示：按“功能”键选择“温度”，将温度传感器和温度计放入不同的测试环境中进行测试，结果如表1所示。 表1 与标准温度计测量值比较表 温度计示值(摄氏度) 温度输出(摄氏度) 10 25 50 70 86 由测试知，数字钟的输出与温度计值基本上相等，误差不大于度。(2) 当到设定时间时，开始访一段音乐，完成定时闹铃功能。(3)当用手遮挡光电传感器后，停止放音。手拿开后，不再放音，直到到设定时间。完成非接触止闹功能7、设计总结 全心准备了整整一个酷暑，9月8日我们终于拿到了试题，我们一致选择控制类题目A(LED点阵),从基本方案的制定，在到硬件电路的选择，到制作电路制作，最后进行程序调试。在此期间我们遇到很多困难，几乎没有说过一次好觉，尽管很艰苦，但是我们各自分工，相互协作，一次又一次品尝到了解决问题的喜悦,最终完成了要求的全部功能，并加入了一些创新的部分。在竞赛中我们发现了自己知识的不足，通过四天三夜的奋斗，也可以说四天三夜的学习，我们学到了很多东西，最重要的是我们学会了一种精神————永不放弃。在以后的时间里面我们会用这种精神去学习，更上一层楼。8、参考资料 [1]《基于单片机结构的智能系统设计与实现》 沈红卫 编 电子工业出版社 [2]《单片机原理与接口技术》 黄惠媛 编 海洋出版社 [3]《单片机应用技术》 周平 伍云辉 编 电子科技大学出版社 [4]《8051单片机实践与应用》 吴金戌 沈金阳 郭庭吉 编 清华大学出版社 [5]《电子设计竞赛赛题解析》 黄正谨等编 东南大学出版社 附录：例：整屏四个字一起显示的程序SER EQU ; TPIC6B595 第3脚OE EQU ；TPIC6B595 第8脚RCK EQU ；TPIC6B595 第12脚MR EQU ；TPIC6B595 第9脚SRCLK EQU ；TPIC6B595 第13脚ORG 0000HLJMP MAINORG 0100H;**************************主程序**********************************MAIN: MOV SP,#70HSETB OE MOV 2BH,#00HMOV 27H,#00HSTART: ;初始化寄存器RAM单元MOV R0, #30HMOV R1,#64H ;30H~6FH单元清零MOV A, #00HST: MOV @R0,A INC R0 DJNZ R1,ST;2Dh------寻址偏址 ;整屏四个字一起显示LOOP:MOV DPTR,#TAB;赋查表初值MOV R3,#56PLAY: MOV 2DH,#00H MOV 2FH,#10HGG: LCALL LINE16;扫描显示一次MOV 2DH,#00HDJNZ 2FH,GGMOV A,DPLCLR CADD A, #16MOV DPL ,AMOV A, DPHADDC A ,#00HMOV DPH, ADJNZ R3,PLAYSJMP STARTLINE16: MOV 2BH,#16;扫16行，2BH放后还剩几行FF: LCALL LINE1;扫描显示一行子程序DJNZ 2BH,FF;扫描行直到16行扫完再转RETLINE1:LCALL MSTR;将显示的内容移入内存单元 LCALL SEND;发送串口子程序 LCALL XH;选通行子程序 RETMSTR: ;显示内容移入内存单元 MOV R0,#30H MOV R4,#9 MOV A,2DH;BB: MOVC A,@A+DPTR MOV @R0,A INC R0 MOV A,2DH ADD A,#16;加16移到下一行 MOV 2DH,A DJNZ R4,BB MOV A,2DH SUBB A,#143 MOV 2DH,A RET;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$发送数据到串口子程序$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$SEND:MOV R0,#30H MOV R5,#8 ;一行有8个字节，如每次显示字数不同要作相应改动 SETB OE SETB MR CLR SRCLK CLR RCK SETB SETB : CLR C MOV R2,#8 MOV A,@R0 ; CPL A ;TPIC6B595应该不用这一步 LCALL DD1;调用显示一个字节的子程序 INC R0;指向下一个显示单元 DJNZ R5,LQ RETDD1: CLR SRCLK;清串行CP端 RLC A; MOV SER,C SETB SRCLK ;触发串行CP端 DJNZ R2,DD1;每个字节移8次够了向下执行 RET;选通行子程序XH: CLR RCK ;将输出CP变成低电平为上升沿做准备 NOP SETB RCK CLR ;CLR MOV A,27H MOV P0,A CLR OE LCALL DE25MS INC A SETB OE SETB MOV A,27H ANL A,#0F0H SWAP A ADD A,#01H SWAP A MOV 27H,A CLR MR SETB MR RETDE25MS: MOV R5,#09H DEL2: MOV R6,#0FH DEL3: MOV R7,#01H DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL3 DJNZ R5,DEL2 RETTAB:字库END
摘 要本次的硬件综合设计是对我们所学知识的综合运用，独立完成具有一定实用价值的小型系统——数字时钟。数字时钟是一种用数字技术实现是、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，具有更长的使用寿命，能被更好的广泛运用。数字时钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。数字时钟系统的主要功能：（1）通过液晶显示器显示时分秒，具有时分校准、整点报时和加点自检功能；（2）整点报时通过光和声音两种情况报警；（3）时钟信号有主用时钟电路提供；（4）时钟校准由键盘完成；（5）系统在丢电的情况下不影响时钟的运行。系统运用到的硬件资源：单片机核心系统（AT89S52）、实时时钟（DS1307）、TD0273D01七段LCD（HT1621B驱动）、NTC测量电路（NE555）、USB通信和供电电路（ CH372）、LED指示灯、键盘、蜂鸣器等。首先，我们通过基本的焊接技能训练，掌握LCD Exam实验板的硬件原理，进行PCB线路板的设计，将运用到的硬件进行组装和焊接，通过硬件调试。接着，根据所设计数字时钟的功能要求进行软件的总体结构设计、软件的具体实现并仿真调试。最后，进行程序固化、系统的调试和维护，最终完成整个系统的设计，提交课程设计报告。 此系统的设计是我们了解采用控制产品开发的全部过程，掌握专用计算机系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和工作打下良好基础。关键词：数字时钟 DS1307 单片机 目 录 摘要一、总体结构二、硬件设计原理1、时钟模块2．核心模块3．显示及驱动模块4．其他电路（1）蜂鸣器（2）POWER LED指示灯（3）键盘（4键）（4）电阻（5）电容三、软件总体结构四、软件具体实现1．系统初始化2．报警部分3．显示程序4．CPU读流程5．HT1621的一个字节的写过程6．DS1307的一个字节写的过程7．DS1307的一个字节读的过程五、调试和故障排除1．焊接测试2．程序调试六、结束语七、参考文献八、附录
数字时钟 电子时钟毕业设计 全路面起重机 玉米脱粒机的设计 毕业设计 连杆孔研磨装置设计毕业设计 硅胶(RB)手机按键模具分析与制作 注射器盖毕业课程设计说明书旁承上平面与下心盘上平面垂直距离检测装置的设计毕业论文 拉线套注射模设计 q 348414338
摘要 单片机是计算机科学的一个分支，广泛地被应用与各种领域。在有些单片机应用系统中所处理记录的一些数据是与时间密切相关的，这种情况有2种主要方法：一采用时钟芯片精确简单可靠。二就是在系统程序中集成时钟程序。本系统采用MCS51系列单片机（CISC复杂指令集单片机），在系统中软件实现时钟系统。可以应用到事务处理实时性要求不高、MCU相对空闲、但又需要对记录的数据提供时间参数的控制系统。本系统采用比较典型的MCS51系列中的ATMEL公司AT89C51单片机，ATMEL公司以其FLASH存储技术开发出8位高性能AVR系列单片机。（属于RISC精简指令集 8位单片机中性能领先）。AT89C51也亦采用这个FLASH程序存储技术使用和下载方便可靠。系统外围电路 有4片串入并出74HC164译码芯片驱动4个8段共阳LED构成静态LED显示电路 键盘采用独立键结构简单变成方便 晶振采用外部接法使用1个12M晶振和2个20P微调电容构成。复位电路采用简单的上电复位和按键复位（工业上常用813等看门狗芯片） 用多个发光2极管LED组成指示系统由于51 I/O驱动能力不是很强为了增加LED亮度应用了74HC04非门驱动。 在说明系统前介绍了单片机MCU 发展和相关的知识 以及一些常用的电路。 关键词： MCS51；AT89C51；AVR；RISC精简指令集；CISC复杂指令集； 74HC164；74HC04；FLASH 目录 摘要2 ABSTRACT 3 目录4 第一章 绪论 5 单片机概述 5 单片机的基本组成 5 单片机的特点 7 主要性能指标 7 单片机种类简介 8 麻烦采纳，谢谢!
试题： A甲1025参赛试题： 点阵电子显示屏（A题）参赛学生：冯元伟 物理与微电子学院 关童 物理与微电子学院 田立志 材料学院包装工程 参赛学校：山东大学 指导老师：陈延俊 秦峰 王延伟 仪维2006年9月11日目 录第一部分 摘要 ……………………………………………………...3第二部分 1.设计任务………………………………………………..4 基本要求………………………………………………………….........4 发挥部分……………………………………………………………….4 创新部分……………………………………………………………….4 2．方案论证与比较………………………………………5 显示部分……………………………………………………………….5 数字时钟……………………………………………………………….5 温度采集部分………………………………………………………….6 芯片选择……………………………………………………………….6 闹铃方式的选择……………………………………………………….6 止闹方式的选择……………………………………………………….6 串口通讯芯片的选择………………………………………………….6 3. 总体方案……………………………………………….7 工作原理……………………………………………………………….7 总体设计……………………………………………………………….7 4．系统硬件设计…………………………………………7 AT89S52单片机最小系统…………………………………………...8 温度测量模块………………………………………………………...8 时钟模块……………………………………………………………..8 键盘模块……………………………………………………………..9 LED点阵显示模块………………………………………………….10 电源的选择………………………………………………………….11 PC机通讯……………………………………………………………12 整体电路…………………………………………………………….12 5．系统软件设计………………………………………….7 主程序流程………………………………………………………….13 扫描子程序………………………………………………………….14 时间程序…………………………………………………………….15 PC机串口通讯程序…………………………………………………15 亮度调节程序………………………………………………………16 温度程序…………………………………………………………….17 6．测试与结果分析……………………………………...17 基本部分测试与分析……………………………………………….17 发挥部分测试与分析……………………………………………….18 创新部分测试与分析……………………………………………….18 7．设计总结……………………………………………...18 8．参考资料……………………………………………...18附录……………………………………………………………18例程…………………………………………………………......................................18摘要 LED大屏幕显示系统，以AT89S52单片机为核心，由键盘显示、录放音模块、光电开关、温度采集、定时闹铃、LED大屏幕显示等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对时间显示和大屏幕显示进行了重点设计。此外，扩展单片机外围接口、温度采集、非接触式止闹、滚动屏幕显示、语音报时等功能。本系统大部分功能由软件来实现，吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能,发挥部分也得到完全的实现,而且有一定的创新功能。 关键字：单片机 LED大屏幕 滚屏显示 Abstract This large LED display screen system ,based on chip microcomputer AT89S52,is composed by the following functional modules : keyboard displaying ,sound phonating. photoelectricity untouched switch，temperature gathering ,timing bell, According to the basic requirements of the subject ,our system stresses on the realization of time displaying and large screen displaying ,Furthermore ,we also extend the primary function ,adding new functions ,such as the single chip peripheral ports ,temperature gathering ,untouched ring-stop, scroll screen display, sound timing .and so on. Adopting the idea of hardware-to-software, most of those functions are realized by softwares, which makes the electrocircuit more concise and the system more stable ,The design achieved and even exceeded all the required basic technical indexes Key words: chip microcomputer large screen display system scroll screen display1任务设计 基本要求：设计并制作LED电子显示屏和控制器。 自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏； 自制显示屏控制器，扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制，显示屏显示数字和字母亮度适中，应无闪烁。 显示屏通过按键切换显示数字和字母； 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子，通过按键切换显示内容； 能显示4组特定汉字组成的句子，通过按键切换显示内容。发挥部分：自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏； LED显示屏亮度连续可调。 实现信息的左右滚屏显示，预存信息的定时循环显示； 实现实时时间的显示，显示屏数字显示： 时∶分∶秒（例如 18∶38∶59）；增大到10组（每组汉字8个或16个数字和字符）预存信息，信息具有掉电保护；实现和PC机通讯，通过PC机串口直接对显示信息进行更新（须做PC机客户程序）； 创新部分 室温的测量 定时闹铃 整点报时 非接触止闹 2、方案论证 显示部分: 显示部分是本次设计最核心的部分，对于LED8*8点阵显示有以下两种方案： 方案一：静态显示，将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0 和1 表示,若为0 ,则表示L ED 无电流,即暗状态;若为1 则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有L ED 的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。 方案二：动态显示，对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。动态显示方式方式,可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素. 我们通过实验发现, 当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率) 为50Hz, 发光二极管导通时间≥1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感.。 鉴于上述原因, 我们采用方案二 ．数字时钟 数字时钟是本设计的重要的部分。根据需要，可利用两种方案实现。 方案一：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。 方案二：本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。 基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。 温度采集部分 能进行温度测量是本设计的创新部分，由于现在用品追求多样化，多功能化，所以我们决定给系统加上温度测量显示模块，方便人们的生活，使该设计具有人性化。 方案一：采用热敏电阻，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，对于检测小于 1 摄氏度的信号是不适用的。 方案二：采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。 基于DS18b20的以上优点，我们决定选取DS18b20来测量温度。 芯片的选择 方案一：采取并口输入，占用大量I/O口资源 方案二：选取串口输入，使用较少。所以我们选用串口输入。串口输入我们可以选用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。但是74HC595和74LS164两种芯片必须加驱动才能驱动LED，而TI 公司的DMOS 器件TPIC6B595 , 除具有TTL 和CMOS 器件中移位寄存器595 的逻辑功能外, 其最大的特点是驱动功率大, 可直接用作LED的驱动。 综合以上比较，我们选取TPIC6B595来驱动LED点阵。 闹铃方式的选择 方案一：采用蜂鸣器闹铃，当到设定时间时，单片机向蜂鸣器送出高电平，蜂鸣器发生。采用蜂鸣器闹铃结构简单，控制方便，但是发出的闹铃声音单一。 方案二：采用录音放音芯片1420闹铃，先对录放音设备录入一段音乐，当到设定时间时，单片机控制录放音设备放音。采用录放音电路铃声可以自己预先设定一段自己喜欢的音乐，符合电器设备人性化的要求。且1420芯片可以分段录音，还具有语音报时功能。 基于录音放音芯片1420的以上优点，我们决定采用录放音设备闹铃。 止闹方式的选择 一般钟表都具有闹钟功能，到设定时间，便自动启动闹钟，发出音乐提醒人们，再由人按下止闹按钮停止闹钟工作。 一般每天只能设置一次闹钟、并要由人按下按钮止闹，使用不是很方便。 智能处理器应用可改变这种状况，一天可按自己需要设置闹钟的开关、多次闹钟设置并可用非接触方式止闹。 方案一：采取远程红外遥控止闹，遥控器发出特定红外信号时，单片机接受到信号，向发音设备发出停止信号止闹。红外遥控止闹控制距离远，但是价格昂贵，增加了制造成本。 方案二：采取光电传感器，当用一物体遮挡光电传感光电传感器向单片机接口送出一个低电平，单片机立即向发音设备发出停止信号止闹。光电传感器价格便宜，线路简单，易于控制。 基于以上比较我们决定采用光电传感器止闹。 串口通讯芯片的选择 AT89S52串行口采用的是TTL电平，因此必须的有电平转换电路，可以选择1488，1489，MAX232A. 方案一：采用1488或1489芯片实现电平转换，但在使用中发现这两种芯片可靠性不高，且需要正负12V电源，使用麻烦。 方案二：采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单，可靠。 基于以上分析，我们选用方案二，选用芯片 电源模块 方案一：采用干电池作为LED点阵系统的电源，由于点阵系统耗电量较大，使用干电池需经常换电池，不符合节约型社会的要求。点阵系统要悬挂在墙上，电池总量大，使用会有较大安全隐患。 方案二：采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源，不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用更加安全可靠 基于以上分析，我们决定采用方案二3、总体方案 工作原理: 利用单片机AT89S52单片机作为本系统的中控模块。单片机可把由DS18B20、DS1302读来的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历的显示。点阵LED电子显示屏显示器为主要的显示模块，把单片机传来的数据显示出来,并且可以实现滚动显示。利用光电传感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。 总体设计 设计总体框图如图14、系统硬件设计（单元电路设计及分析） AT89S52单片机最小系统： 最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为AT89S52单片机的最小系统。 温度测量模块: 温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器，测温范围为-55℃~125℃，可编程为9位~12位A/D转换精度，测温分辨率达到℃，采用寄生电源工作方式， CPU只需一根口线便能与DS18B20通信，占用CPU口线少，可节省大量引线和逻辑电路。接口电路如图3所示。图3 DS18B20测量电路 时钟模块 时钟模块采用DS1302芯片，DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM 通过简单的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日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式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用到三个口线1 RES 复位2 I/O 数据线3 SCLK串行时钟时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信DS1302 工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW，其接线电路如图4 图4 时钟电路 键盘模块 键盘、状态显示模块：为了使软件编程简单，本设计利用可编程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按键，PC口则用于控制状态显示所用LED点阵。每个按键都通过一个10K的上拉电阻接电源+Vcc,按键的另一端接地。当有键按下时，与该键相连的PA口的相应位变为低电平，单片机检测到该变化后即转到相应的键处理程序，同时在程序中点亮LED点阵。模块电路如图 LED显示模块 点阵数据串行输入, 器件为 移位寄存器TPIC6B595595, 门控和扫描信号常以16 点阵为一行进行并行处理。在点阵显示中以4×8个L ED 点阵构成一个L ED 显示单元, 采用行共阳列共阴的编排方式。其驱动分为行列两部分, 分别来自于行、列移位寄存器, 行数据是扫描数据, 16 行中每次只有一行被驱动, 采用逐行扫描方式, 列数据则为汉字的点阵码。。对于字符和图形显示也可以用点阵处理, 其显示原理和方法相同.电路如图6 图6 LED显示电路电源选择： 200W/5V的直流稳压电源更加安全电路图如图7图7 电源电路 PC机通讯 MAX232是标准的串口通信接口，对于一般的双向通讯，只需要使用串行输入口RXD(第3脚)、串行输出TXD(第2脚)和地线（第7脚）。MAX232逻辑电平的规定如表2. 表 2 逻辑电平表逻辑值 电平幅值 (v) 0 3+~+15 1 3-~-15 图8 串口通讯整体电路系统整体电路如下： 图9 整体电路5、系统软件设计主程序如图显示子程序流程如图 显示时间子程序流程如图12图12 时间子程序流程图 与PC串口通讯程序 LED亮度调节图 14 LED亮度调节温度测量流程图如图15 图15 温度测量程序流程图6、测量及其结果分析 基本部分测试与分析 测试仪器： 秒表 、温度表、万用电表、WAVE仿真器基本要求部分的测试与分析： （1）系统上电后，全屏点亮，没有暗点。接着显示时间。按“#”键后时扫描键盘，当有1~10键按下时，分别显示十段设定的数字、英文或汉字。 （2）显示时间时通过与秒表对比，测试的系统时间准确。6. 2 发挥部分测试与分析：(1) 当按下#后在按下进入亮度调节，按下“+”键时，亮度增加。按下“—”键时，亮度变弱。(2) 可以实现文字左右移动 (3) 按下“设置时间”键，观察到“钟表” 二极管点亮，此时可对时间进行设置。按下“时间设置“进入时调试，按“+”键时间加。在按下“切换”键时，进入分调整模式，按下“+”键，分增加。按下“选择”键时，分调整模式改为秒调整模式，按下“+”键秒增加。经测试该步可以很好的实现。调整时间完毕后，再按一下“闹钟设置”进入闹铃设置状态，按下“+”键设定“时”增加，在按下“选择”键进入分的设置，按下“+”键设定“分”增加。在按下“选择”键进入秒设置模式，按“+”键秒增加。(4)系统可以显示10组，每组8个汉字，完成要求 创新部分测试与分析（1）温度测量: 键盘切换现场环境温度显示：按“功能”键选择“温度”，将温度传感器和温度计放入不同的测试环境中进行测试，结果如表1所示。 表1 与标准温度计测量值比较表 温度计示值(摄氏度) 温度输出(摄氏度) 10 25 50 70 86 由测试知，数字钟的输出与温度计值基本上相等，误差不大于度。(2) 当到设定时间时，开始访一段音乐，完成定时闹铃功能。(3)当用手遮挡光电传感器后，停止放音。手拿开后，不再放音，直到到设定时间。完成非接触止闹功能7、设计总结 全心准备了整整一个酷暑，9月8日我们终于拿到了试题，我们一致选择控制类题目A(LED点阵),从基本方案的制定，在到硬件电路的选择，到制作电路制作，最后进行程序调试。在此期间我们遇到很多困难，几乎没有说过一次好觉，尽管很艰苦，但是我们各自分工，相互协作，一次又一次品尝到了解决问题的喜悦,最终完成了要求的全部功能，并加入了一些创新的部分。在竞赛中我们发现了自己知识的不足，通过四天三夜的奋斗，也可以说四天三夜的学习，我们学到了很多东西，最重要的是我们学会了一种精神————永不放弃。在以后的时间里面我们会用这种精神去学习，更上一层楼。8、参考资料 [1]《基于单片机结构的智能系统设计与实现》 沈红卫 编 电子工业出版社 [2]《单片机原理与接口技术》 黄惠媛 编 海洋出版社 [3]《单片机应用技术》 周平 伍云辉 编 电子科技大学出版社 [4]《8051单片机实践与应用》 吴金戌 沈金阳 郭庭吉 编 清华大学出版社 [5]《电子设计竞赛赛题解析》 黄正谨等编 东南大学出版社 附录：例：整屏四个字一起显示的程序SER EQU ; TPIC6B595 第3脚OE EQU ；TPIC6B595 第8脚RCK EQU ；TPIC6B595 第12脚MR EQU ；TPIC6B595 第9脚SRCLK EQU ；TPIC6B595 第13脚ORG 0000HLJMP MAINORG 0100H;**************************主程序**********************************MAIN: MOV SP,#70HSETB OE MOV 2BH,#00HMOV 27H,#00HSTART: ;初始化寄存器RAM单元MOV R0, #30HMOV R1,#64H ;30H~6FH单元清零MOV A, #00HST: MOV @R0,A INC R0 DJNZ R1,ST;2Dh------寻址偏址 ;整屏四个字一起显示LOOP:MOV DPTR,#TAB;赋查表初值MOV R3,#56PLAY: MOV 2DH,#00H MOV 2FH,#10HGG: LCALL LINE16;扫描显示一次MOV 2DH,#00HDJNZ 2FH,GGMOV A,DPLCLR CADD A, #16MOV DPL ,AMOV A, DPHADDC A ,#00HMOV DPH, ADJNZ R3,PLAYSJMP STARTLINE16: MOV 2BH,#16;扫16行，2BH放后还剩几行FF: LCALL LINE1;扫描显示一行子程序DJNZ 2BH,FF;扫描行直到16行扫完再转RETLINE1:LCALL MSTR;将显示的内容移入内存单元 LCALL SEND;发送串口子程序 LCALL XH;选通行子程序 RETMSTR: ;显示内容移入内存单元 MOV R0,#30H MOV R4,#9 MOV A,2DH;BB: MOVC A,@A+DPTR MOV @R0,A INC R0 MOV A,2DH ADD A,#16;加16移到下一行 MOV 2DH,A DJNZ R4,BB MOV A,2DH SUBB A,#143 MOV 2DH,A RET;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$发送数据到串口子程序$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$SEND:MOV R0,#30H MOV R5,#8 ;一行有8个字节，如每次显示字数不同要作相应改动 SETB OE SETB MR CLR SRCLK CLR RCK SETB SETB : CLR C MOV R2,#8 MOV A,@R0 ; CPL A ;TPIC6B595应该不用这一步 LCALL DD1;调用显示一个字节的子程序 INC R0;指向下一个显示单元 DJNZ R5,LQ RETDD1: CLR SRCLK;清串行CP端 RLC A; MOV SER,C SETB SRCLK ;触发串行CP端 DJNZ R2,DD1;每个字节移8次够了向下执行 RET;选通行子程序XH: CLR RCK ;将输出CP变成低电平为上升沿做准备 NOP SETB RCK CLR ;CLR MOV A,27H MOV P0,A CLR OE LCALL DE25MS INC A SETB OE SETB MOV A,27H ANL A,#0F0H SWAP A ADD A,#01H SWAP A MOV 27H,A CLR MR SETB MR RETDE25MS: MOV R5,#09H DEL2: MOV R6,#0FH DEL3: MOV R7,#01H DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL3 DJNZ R5,DEL2 RETTAB:字库END
电子钟相关毕业设计 ·数字电子钟的电路设计 (字数:9242,页数:22 )·数字电子钟的设计与制作 (字数:8017,页数:22 )·数字钟的设计 (字数:6208,页数:21 )·基于8051单片机的数字钟 (字数:21638,页数:50)·基于单片机的电子时钟控制系统 (字数:7935,页数:42 )·数字电路数字钟设计 (字数:4846,页数:21 )·电子闹钟设计 (字数:4094,页数:19 )·定时闹钟设计 (字数:5714,页数:24 )·智能定时闹钟设计 (字数:3826,页数:18 )·下棋定时钟设计 (字数:5290,页数:24 )·多功能数字钟设计与制作 (字数:13129,页数:34)·基于单片机的电子钟设计 (字数:7710,页数:24 )·基于单片机的数字电子钟设计 (字数:10301,页数:42)·基于Labview的虚拟数字钟设计 (字数:17457,页数:32)·电子日历钟 (字数:10677,页数:33)·数字钟的设计与制作 (字数:4922,页数:23 )·单片机数字钟设计 (字数:15355,页数:47)·基于单片机的数字钟设计 (字数:12541,页数:27)·单片机定时闹钟设计 (字数:8450,页数:24 )·万年历可编程电子钟控电铃 (字数:14371.页数:41)·数字定时闹钟设计 (字数:7770,页数:28 )·基于EDA技术的数字电子钟设计 (字数:12247,页数:32)·多功能时钟打点系统设计 (字数:8353,页数:31 )·智能音乐闹钟设计 (字数:10002,页数:37)·基于AT89S51单片机的数字电子钟设计 (字数:14560,页数:39)
电子信息工程毕业论文题目参考
论文写作，简单的说，就是大专院校毕业论文的写作，包含着本科生的学士论文，研究生的硕士论文，博士生的博士论文，延伸到了职称论文的写作以及科技论文的写作。论文的题目是论文的关键，有画龙点睛之效。下面是我为大家整理的电子信息工程毕业论文题目，大家不妨多加参考。
1.基于单片机的火灾报警器设计
2.基于NE555的触摸式报警器
3.数字密码锁设计
4.基于单片机智能电子时钟设计及应用
5.流水灯控制电路设计
6.简易单片机控制电路实验开发板
7.全自动洗衣机自动控制电路部分设计
8.基于单片机的八路抢答器的设计及PCB板的设计
9.基于单片机的数字温度计的设计
10.仓库温湿度的监测系统
11.直流稳压电源的制作
12.步进电机的单片机控制系统
13.单片机交通灯管理系统
单片机交通灯控制系统制作
15.基于单片机的步进电机系统设计
16.基于WML的学生网站开发
17.基于单片机的电子密码锁
18.单片机驱动步进电机控制系统的设计
19.基于单片机的流水灯设计
显示屏动态显示及其远程控制
21.基于DSP的高速多通道同步数据采集系统
22.篮球竞赛30S计时器
位数字抢答器
24.一种实用型心率计的设计
25.温度测控系统的设计
26.药品生产线上的药丸控制电路设计
27.基于选修课程的网站设计
28.基于单片机的交通灯设计
29.单片机控制的数字触发器
30.温度测控系统
31.基于单片机的数字时钟设计
32.篮球30秒定时器
33.电子万年历
34.基于单片机的智能节水控制器设计
35.嵌入式通用I/O键盘应用设计
36.数码显示的八路抢答器设计
37.基于PLC的四路抢答器设计
38.基于单片机的数字电子钟的`设计
39.超外差中波调幅收音机的组装及调试
40.基于单片机的无线电数字发射系统设计
41.基于80C51的智能汽车自控系统的设计
实现十字路交通灯自动控制
43.智能型充电器的电源和显示设计
44.基于单片机的电子时钟设计及应用
45.基于单片机的智能电子时钟的设计及应用
46.超外差中波调幅收音机组装及调试
47.基于USB接口的步进电机控制的研究与实现
48.基于单片机的电子琴设计
49.基于FPGA的直序扩频通信研究与设计
50.基于单片机的发射机控制系统
51.声光报警器的设计与研究
52.单片机电源
53.基于P87LPC768的电机控制系统
54.基于单片机的LCD电子钟设计
55.音响放大器的设计
56.超外差收音机制作及分析研究
频带传输系统的设计与实现
58.基于单片机智能电子钟的设计
与串行接口转换器的设计
60.基于FPGA的数字频率计的设计
1.卷积编码和维特比译码的FPGA实现
音频编译码算法研究与FPGA实现
调制解调技术研究及FPGA仿真实现
4.基于FPGA的高斯白噪声发生器设计与实现
5.无线通信系统选择分集技术研究
系统空时分组编码的性能研究
7.基于量子烟花算法的认知无线电频谱分配技术研究
8.基于量子混沌神经网络的鲁棒多用户检测器
9.无线紫外光多址通信关键技术研究
10.认知无线电网络的频谱分配算法
11.基于软件无线电的多制式通信信号产生器设计与实现
12.开关电源EMI滤波器的设计
13.反激式电源传导噪声模态分离技术的研究
14.核电磁脉冲源辐射的数值仿真
15.基于MATLAB的扩频通信系统及同步性能仿真
16.一种多频带缝隙天线的设计
调制解调器及同步性能的仿真分析
18.跳频频率合成器的设计
系统子载波间干扰性能分析
20.复合序列扩频通信系统同步方法的研究
21.基于DDS+PLL的频率源设计
22.基于训练序列的OFDM系统同步技术的研究
23.正交频分复用通信系统设计及性能研究
技术研究及其性能比较
25.基于蓝牙的单片机无线通信研究
26.物联网智能温室控制系统中远程信息无线传输的研究
27.船载AIS通信系统调制器的设计与实现
28.基于FPGA的16QAM调制器设计与实现
29.基于多载波通信的信道化技术研究
30.简易无线通信信号分析与测量装置
数字电子钟的设计（由数字IC构成）一、设计目的1. 熟悉集成电路的引脚安排。2. 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。3. 了解面包板结构及其接线方法。4. 了解数字钟的组成及工作原理。5. 熟悉数字钟的设计与制作。二、设计要求1．设计指标时间以24小时为一个周期；显示时、分、秒；有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时；为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。2．设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试；PCB文件生成与打印输出。3．制作要求 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。4．编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。三、设计原理及其框图1．数字钟的构成数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。图 3-1所示为数字钟的一般构成框图。图3-1 数字钟的组成框图 ⑴晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。⑵分频器电路分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（ ）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。⑶时间计数器电路时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。⑷译码驱动电路译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。⑸数码管数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为ＬＥＤ数码管。2．数字钟的工作原理１）晶体振荡器电路晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。图3-2所示电路通过ＣＭＯＳ非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电 阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。晶体XTAL的频率选为32768HZ。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。从有关手册中，可查得C1、C2均为30pF。当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。非门电路可选74HC00。图3-2 COMS晶体振荡器２）分频器电路通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到１Ｈz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级２进制计数器来实现。例如，将３２７６８Ｈz的振荡信号分频为１ＨZ的分频倍数为３２７６８（２１５），即实现该分频功能的计数器相当于１５极２进制计数器。常用的２进制计数器有７４ＨＣ３９３等。本实验中采用CD4060来构成分频电路。CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高，而且CD4060还包含振荡电路所需的非门，使用更为方便。ＣＤ４０６０计数为１４级２进制计数器，可以将３２７６８ＨZ的信号分频为２ＨZ，其内部框图如图3-3所示，从图中可以看出，ＣＤ４０６０的时钟输入端两个串接的非门，因此可以直接实现振荡和分频的功能。图3-3 CD4046内部框图３）时间计数单元时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。时计数单元一般为１２进制计数器计数器，其输出为两位８４２１ＢＣＤ码形式；分计数和秒计数单元为６０进制计数器，其输出也为８４２１ＢＣＤ码。一般采用10进制计数器74HC390来实现时间计数单元的计数功能。为减少器件使用数量，可选７４ＨＣ３９０，其内部逻辑框图如图２.３所示。该器件为双２—５－１０异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端（高电平有效）。图3-4 74HC390(1/2)内部逻辑框图秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。ＣＰＡ（下降没效）与１ＨZ秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图3-5所示，其中Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。图3-5 10进制——6进制计数器转换电路分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Ｑ３作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的Ｑ２作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为１２进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行１２进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现１２进制计数功能的电路如图3-6所示。另外，图3-6所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。图3-6 12进制计数器电路4）译码驱动及显示单元计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用CD4511作为显示译码电路，选用LED数码管作为显示单元电路。5）校时电源电路当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。图3-7所示即为带有基本RS触发器的校时电路，图3-7 带有消抖动电路的校正电路6）整点报时电路一般时钟都应具备整点报时电路功能，即在时间出现整点前数秒内，数字钟会自动报时，以示提醒。其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波，较复杂的也可以是实时语音提示。根据要求，电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。报时电路选74HC30，选蜂鸣器为电声器件。四、元器件1．实验中所需的器材：5V电源。面包板1块。示波器。万用表。镊子1把。剪刀1把。网络线2米/人。共阴八段数码管6个。CD4511集成块6块。CD4060集成块1块。74HC390集成块3块。74HC51集成块1块。74HC00集成块5块。74HC30集成块1块。10MΩ电阻5个。500Ω电阻14个。30p电容2个。时钟晶体1个。蜂鸣器。2．芯片内部结构图及引脚图 图4-1 7400 四2输入与非门 图4-2 CD4511BCD七段译码/驱动器 图4-3 CD4060BD 图4-4 74HC390D 图4-5 74HC51D 图4-6 74HC303．面包板内部结构图面包板右边一列上五组竖的相通，下五组竖的相通，面包板的左边上下分四组，每组中X、Y列（0-15相通，16-40相通，41-55相通，ABCDE相通，FGHIJ相通，E和F之间不相通。五、个功能块电路图1． 一个CD4511和一个LED数码管连接成一个CD4511驱动电路，数码管可从0---9显示，以次来检查数码管的好坏，见附图5-1。图5-1 4511驱动电路2． 利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00连接成一个十进制计数器，电路在晶振的作用下数码管从0—9显示，见附图5-2。图5-2 74390十进制计数器3． 利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00和一个晶振连接成一个六进制计数器，数码管从0—6显示，见附图5-3。图5-3 74390六进制计数器4． 利用一个六进制电路和一个十进制连接成一个六十进制电路，电路可从0—59显示，见附图5-4。图5-4 六十进制电路5． 利用两个六十进制的电路合成一个双六十进制电路，两个六十进制之间有进位，见附图5-5。图5-5 双六十进制电路6． 利用CD4060、电阻及晶振连接成一个分频——晶振电路，见附图5-6。图5-6 分频—晶振电路7． 利用74HC51D和74HC00及电阻连接成一个校时电路，见附图5-7。图5-7 校时电路8． 利用74HC30和蜂鸣器连接成整点报时电路。见附图5-8。图5-8 整点报时电路9． 利用两个六十进制和一个十二进制连接成一个时、分、秒都会进位的电路总图，见附图5-9。 用ttl集成电路构成的“二十四小时数字钟”，具有校时和整点报时功能，555定时器接成多谐振荡器产生秒脉冲信号，调节rw即可校准秒信告，计数器7416 i、ii组成60进制“秒”计数电路，iii、iv组成“分”计数电路，v、vi组成24进制“时”计数电路，校时电路由与非门7400构成的双稳态触发路构成，可消除开关抖动的影响，整点报时 电路 由与非门7430和d触发器7474构成 ，1秒钟响一声、直至整点为止。有关用晶振电路产生秒脉冲电路的“12小时数字钟，请看下回贴 数字电子钟参考电路（24小时数字钟）[upload=jpg,]/58474-1-2-9489.上面的电路图是用ttl集成电路构成的“二十四小时数字钟”，具有校时和整点报时功能，555定时器接成多谐振荡器产生秒脉冲信号，调节rw即可校准秒信告，计数器7416 i、ii组成60进制“秒”计数电路，iii、iv组成“分”计数电路，v、vi组成24进制“时”计数电路，校时电路由与非门7400构成的双稳态触发路构成，可消除开关抖动的影响，整点报时 电路 由与非门7430和d触发器7474构成 ，1秒钟响一声、直至整点为止。有关用晶振电路产生秒脉冲电路的“12小时数字钟，请看下回贴图。