多功能数字时钟设计资料

多功能数字时钟目 录壱． 方案论证与比较弐． 系统设计参． 软件设计四． 系统测试与分析伍． 设计总结六． 参考资料 摘要本设计由单片机 89C51、DS12887A 时钟芯片、DAC0809 模数转换芯片为核心，辅以必要的电路，构成了一个具有多功能的数字时钟 。它由 220V、50Hz 交流电源供电，能够准确的显示时间、调整时间、闹钟定时，并能够对时钟所在的环境温度、工作时的电网电压、电网频率进行显示，还具有电压欠压、过压报警以及非接触止闹功能。一、方案论证与比较1．数字时钟数字时钟是本设计的最主要的部分。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，则将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点。但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。而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。方案二：本方案采用 Dallas 公司的专用时钟芯片 DS12887A。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。2．数码管显示方案一：静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个 8 位输出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的 I/O 口太多，造成了资源的浪费。方案二：动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的 每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了 I/O 口，降低了能耗。本设计从节省 I/O 口和降低能耗出发，采用方案二。二、系统设计1．总体设计（1）系统框图系统框图如图 1 所示。 图 1 系统框图 （2）模块说明a.数码管显示模块：用数码管显示时间、环境温度、电网频率及电压温度转换模块：测量环境温度，并经过模数转换后送单片机。b.时钟芯片：用 DS12887A 时钟芯片向单片机提供时间与闹铃信息c.报警系统：用蜂鸣器。当闹铃开且所设置的闹铃时刻到时，蜂鸣器报警，当电网电压欠压或过压时，蜂鸣器也报警。当“闹铃关”键按下或有遥控器止闹时，停止报警。d.键盘和状态显示模块：用可编程并行 I/O 芯片 8255 接状态显示所用的发光二极管及选择各功能的键盘。e.单片机控制模块：用 89C51 实现。是系统的主控制器，控制其它模块协调工作。f.电源模块：向各用电系统提供电源。g.电压转换模块：测量电网电压，并经过模数转换后送单片机。 2．模块设计与参数计算（1） 码管显示：本设计采用串行输出显示，利用一片 8 位移位寄存器74LS164 给所有数码管提供显示信号，且利用动态显示，节约了单片机I/O 口，降低了能耗。数码管采用 LG5643FH。电路如图 2 所示。（2） 电源模块：由于单片机及其处围的用电模块都用 5V 或 12V 直流电源，而电网电压为 220V 交流电，因此需要设计电源。利用 8W 的变压器将220V 的电网电压变压后加在桥式整流电路的两端进行全波整流。利用三 端 稳 压 电 源 分 别 产 生 12V 和 5V 的 电 压 。 三 端 稳 压 电 源 选 择CW7812DS 和...