项目名称：基于单片机的电子钟设计
姓名 xx
学生证号 xx
班级信息：xx班
电子信息工程专业
院系信息工程学院
导师xxx
1.选题依据
1. 项目目的
社会对于信息交流的要求不断提高，高科技的逐步发展，促使了电子钟表的发展和在市场上的广泛应用。
2. 选题意义
21世纪是数字技术飞速发展的时代，单片机在数字技术飞速发展的时代中起着极其重要的作用。电子钟的开发与研究也是当今信息时代的重中之重，因为它在学校、机关、企业、部队等单位的礼堂、训练场、教学室、公共场所等场合都有使用，可以说它遍布在人们生活的每个角落。因此，电子钟的发展是国家需要的，社会需要的，人民需要的。3研究课题背景随着科技的飞速发展和时光的流逝，从观测太阳、摆钟到现在的电子钟，人类不断研究，不断创造新的纪录。它可以计时年、月、日、时、分、秒，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302使用寿命长，误差小。 对于数字电子钟，采用直观的数字显示，可同时显示年、月、日、时、分、秒及温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用STC89C52单片机为核心，功耗低，可在3V低电压下工作，可用3~5V电压供电。本万年历具有读数方便、显示直观、功能多样、电路简单、成本低等优点，符合电子仪器的发展趋势，具有广阔的市场前景。
二、基本内容和要解决的主要问题
1本项目研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面：
（1）选择电子万年历芯片时，应重点考虑功能实用、使用方便、单片存储、低功耗、耐断电等特点。
(2)根据选定的电子万年历芯片，设计单片机的外围电路及接口电路。
（3）硬件设计时，应尽量结构简单、实用、易于实现，系统电路尽可能简单。
（4）按照硬件电路图完成开发板上元器件的焊接。
（5）根据设计的硬件电路，编写单片机程序，控制STC89C52芯片。
(6)通过编程、编译、调试,将程序下载到单片机中运行,实现本设计的功能。
（7）设计硬件电路和软件程序时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作。
2.设计报告内容要求：
（1。目的。
（2）设计指标。
（3）绘制设计的原理框图，并说明框图的工作过程和各个模块的功能。
（4）零部件清单。
（5）设计和制作过程中应考虑时钟与控制信号之间的关系，以及测试、验证的顺序，并写出工作流程。
（6）画出各功能模块的电路图，并说明其原理（如二进制、五进制向十进制转换的原理，十进制向十六进制转换的原理，进位信号的选择及个位向十位的变换的原理等）。
（7）画出总体布局接线图（集成电路按实际布局位置画出，计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线应简化画出，但集成电路的引脚应按实际位置画出并标明名称。）
（8）描述设计和制作的数字钟的运行结果和操作。
（9）总结：设计过程中遇到的问题及其解决方案，课程设计过程中取得的经验，对课程设计的内容、方法、要求等各方面的建议。
3 技术路线
1）收集、查阅有关技术资料，消化、吸收、综合，形成多个方案，构思、分析、选择最合理方案。
2）分析、比较各方案，选择最佳方案进行设计。
3)利用Proteus绘制工作原理图并设计程序流程图。
4）运用软件工程设计理论和面向对象的软件设计方法进行需求分析和详细设计。使用标准化、可移植性强的语言，以便将来开发的软件能够移植到不同的硬件环境中。
5）将原程序清单按照统一的标准格式书写，提高程序的可读性。
4 实验仪器与工具：
1）5V电源（或实验箱）4人共用。
2）一块四连接面包板。
3）2台示波器（每班）
4）5台万用表（每班）。
5）一把镊子。
6）一把剪刀。
5实验装置：
1）网线每人2米。
2）共有6个负八段数码管。
3）6片CD4511集成电路。
4）CD4060集成电路一块。
5）3片74HC390集成电路。
6）74HC51集成电路一块。
7）4块74HC00集成电路。
8）74HC30集成电路一块。
9）5个10MΩ电阻。
10）14个500Ω电阻。
11）2个30p电容器。
12）32.7668k时钟晶体1块。
13）10个蜂鸣器（每节课）。
3. 设计步骤及进度安排
1、功能模型及设计指标：
1.显示时、分、秒。
2.可以是24小时格式，也可以是12小时格式。
3、具有调时功能，可单独调时、分，调分钟时，停止分钟向小时方向移动。调时时钟源可手动输入，也可借用电路中的时钟。
4、具有准时报时功能，在时间到前10秒开始，蜂鸣器每隔一秒鸣叫5次。
5、为了保证计时的准确和稳定，晶体振荡器为标准时间提供参考信号。
（二）设计要求：
1、画出总体设计框图，说明数字时钟由哪些相对独立的块组成，标出各模块之间的连接，时钟信号的传输路径、方向及频率变化，并用文字辅助说明原理。
2.设计各功能模块的电路图并添加原理说明。
3、选择合适的元器件，在面包板上验证接线，调试各功能模块的电路。验证接线时，设计和选择合适的输入信号和输出方式。在充分保证电路正确性的同时，输入信号和输出方式要便于电路测试和故障排除。
4、在验证完各功能模块的基础上，合理布局整个电路的元器件及接线，调试整个数字钟电路的接线。制作要求：能自行组装、接线和调试，并能检查和发现问题，根据原理、现象及实测数据分析问题，并解决问题。学生需要解决的问题包括元器件故障、面包板故障等引起的问题。
（三）设计报告内容要求：
1。目的。
2.设计指标。
3、绘制设计的框图，并说明框图的工作过程和各模块的功能。
4. 元器件清单。
5.设计并制作流程，考虑时钟与控制信号的关系，测试验证的顺序，写出自己的工作流程。
6、绘制各功能模块的电路图，并加上原理说明（如二进制、五进制到十进制的转换原理，十进制到十六进制的转换原理，进位信号的选择及个位到十位的变换原理等）。
7、画出总体布局接线图（集成电路要按实际布局位置画，关键连线要单独画，计数器到译码器的数据线，译码器到数码管的数据线可简化画，但集成电路的引脚必须按实际位置画，并标明名称。）
8、描述所设计和制作的数字钟的运行结果和操作。
9. 总结。设计过程中遇到的问题及其解决方案，课程设计过程中的体会，对课程设计的内容、方法、要求等的建议。
四、方法与措施
1、本项目研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面：
（1）选择电子万年历芯片时，应重点考虑功能实用、使用方便、单片存储、低功耗、耐断电等特点。
(2)根据选定的电子万年历芯片，设计单片机的外围电路及接口电路。
（3）硬件设计时，应尽量结构简单、实用、易于实现，系统电路尽可能简单。
（4）按照硬件电路图完成开发板上元器件的焊接。
（5）根据设计的硬件电路，编写单片机程序，控制STC89C52芯片。
(6)通过编程、编译、调试,将程序下载到单片机中运行,实现本设计的功能。
（7）设计硬件电路和软件程序时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作。
2.方案论证与选定
方案一：采用LED液晶屏。液晶屏显示功能强大，可以显示大量文字，图形显示多样、清晰，但价格昂贵，需要的接口线较多，所以本设计没有采用LED液晶屏。
方案二：采用点阵数码管显示器，点阵数码管是由八行八列的发光二极管组成，比较适合显示文字，如果用来显示数字就太浪费了，而且价格也比较高，所以不用来当显示器了。
方案三：采用LCD显示如果采用此方案，系统功耗会降低，可以用电池供电，方便携带。但LCD显示器价格昂贵，驱动电路复杂，使用起来比较困难。综上所述，LED数码管比较方便，但LCD可以更好地显示数据和时间，所以扩展功能用LCD代替数码管。
3.设计经验总结：
（1）要求学生根据原理和芯片管脚图，设计原理图，并按照接线顺序逐步验证。
（2）最常见的故障是接触不良。
a) 预先将集成电路的针脚折弯，并与面包板的金属孔对齐，然后小心地插入。
b) 剥线长度要与面包板的厚度相适应（略短于板子的厚度）。
c) 不要将导线的裸线部分暴露在板上，以防止短路。
d) 导线应插入金属孔的中心。
（3）按原理图接线时，首先保证电源可靠、接地可靠。
（4）注意芯片的控制引脚必须连接正确。
（5）检查故障时，除测试输入、输出信号外，还要注意电源、接地和控制引脚。
（6）注意芯片引脚上的信号与面包板上插座上的信号是否一致（集成电路引脚与面包板经常存在接触不良的情况）。
（7）为方便测试，可将2Hz信号直接输入各级计数器。
（8）连接时间校准电路时，可以先连接一个模拟信号输入（比如1Hz、2Hz）测试输出信号是否正确切换，再将秒进位和分钟进位信号接入时间校准电路，再将时间校准电路输出接入分钟计数器和小时计数器。
（9）从计时电路接入信号时，必须将原有的进位信号拔掉。
四、课题研究的主要内容：
（1）系统设计主要包括显示部分及数字时钟模块的设计、显示接口芯片的选择、串行通信芯片的选择、电源模块的选择。
（2）系统软件设计
（3）系统调试及实验结果测试
5. 设计结果
在整个设计过程中,硬件主要设计了STC89C52单片机最小系统、DS1302接口电路、DS18B20接口电路、闹钟以及LCD显示等;软件主要借助多渠道的资料,设计了公历数据读取程序、公历转农历程序、温度采集程序、闹钟程序以及LCD显示程序;系统调试主要通过STC89C52开发板,借助Keil、STC以及自己搭建的一些外围电路来实现;在此过程中,在逐步的调试过程中,实现了公历日期时间以及实时温度的显示,但是在集中调试的时候并没有达到预期的效果。
该万年历具有显示直观、功能多样、电路简单、成本低等优点，顺应了电子仪器的发展趋势，具有广阔的市场前景。
六、主要参考文献[3]
[1]苏平.单片机原理与接口技术[M].北京:电子工业出版社,2006:1-113.
[2]左金生.电子学与模拟电子技术[M].北京:电子工业出版社,2004:105-131.
[3]马忠梅,吉顺信.单片机C语言应用设计[M].北京航空航天大学出版社,2001
[4]楼然淼.单片机课程设计指南[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.
[5]朱思荣.51单片机实现公历、农历、星期的转换[Z].当当电子网
[6]李光第.单片机原理及应用[M]北京航空航天大学出版社，2004 [7]王月明.电子钟的设计[J].黑龙江科技信息，2004
评论：
[1] 项目类型：产品设计、工艺设计、方案设计等。
[2] 教学科研、生产实习、社会实践、模拟仿真等。
[3] 期刊文献：编号 作者. 书名[J]. 期刊名、年份、卷（期）：起止页码。书籍文献：编号 作者. 书名[M]. 出版地：出版社、出版年份：起止页码。
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