電子數(shù)字鐘畢業(yè)論文

1、<p>　　1 引 言 </p><p>　　數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì).時(shí)、分、秒.數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭、車站、 碼頭、辦公室等公共場(chǎng)所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚谋匦杵贰Ｓ捎跀?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)

2、間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。</p><p><b>　　2方案論證</b></p><p><b>　　2.1控制部分</b></p><p>　　方案一: 采用普通

3、MCS-51單片機(jī)作為總的控制元件。</p><p>　　方案二: 采用凌陽(yáng)單片機(jī)SPCE061A作為總的控制元件。</p><p>　　比較論證: 方法一MCS-51單片機(jī)功能較少， 不含有模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能,因此需增加一些外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)一些功能,使電路復(fù)雜化,精確度不高，采樣速率偏低。而方法二簡(jiǎn)化了電路，增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性。凌陽(yáng)SPCE061A在設(shè)計(jì)方面提供了極大的方便，它的好處在于，功能較

4、多,因?yàn)樗粌H囊括了普通單片機(jī)的所有功能，更增加了許多新的功能，如: A/D、D/A轉(zhuǎn)換， 語(yǔ)音等,另外又提供了便利的編程環(huán)境。更重要的是凌陽(yáng)單片機(jī)接口較多，所需外部按鍵較少，因此可采用獨(dú)立式鍵盤。</p><p><b>　　2.2 顯示部分</b></p><p>　　方案一: 采用數(shù)碼管顯示。</p><p>　　方案二: 用OCJM4*

5、8液晶圖文顯示器顯示。</p><p>　　比較論證: 就我們的需要而言數(shù)碼關(guān)顯示內(nèi)容單一,不易產(chǎn)生生動(dòng)具體的圖文,而OCJM4*8液晶圖文顯示器給我們提供了更大的發(fā)揮空間,看起來(lái)舒服自然,而且能增加顯示的美觀性與直觀性。最重要的是提供了友好的人機(jī)界面。 </p><p>　　2.3頻率測(cè)試部分 </p><p>　　方案一: 利用比較器和分離的三級(jí)管電路來(lái)完成。&

6、lt;/p><p>　　方案二: 利用 光耦4N26測(cè)試頻率</p><p>　　比較論證:方法一用了很多分離的元件，電路相當(dāng)復(fù)雜,調(diào)試起來(lái)比較困難,穩(wěn)定性不好。而方法二用模塊實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性好，克服了上述問(wèn)題。</p><p>　　2.4電壓過(guò)壓，欠壓判斷部分</p><p>　　方案一: 由純硬件實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)麻煩,而且使用很多分立元件,不僅穩(wěn)定性不

7、好，調(diào)試起來(lái)也困難。</p><p>　　方案二: 以單片機(jī)采樣，輔以少量的邏輯電路。充分發(fā)揮凌陽(yáng)單片機(jī)的功能,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),并充分發(fā)揮數(shù)量不多的數(shù)字邏輯器件的作用,實(shí)現(xiàn)了題目要求的擴(kuò)展部分。</p><p>　　綜上所述：我們采用凌陽(yáng)單片機(jī)作為控制元件，用OCJM4*8液晶圖文顯示器顯示，利用光耦4N26測(cè)試頻率，以單片機(jī)采樣、輔以少量的邏輯電路判斷過(guò)壓、欠壓</p>

8、<p><b>　　3 總體方案</b></p><p>　　利用單片機(jī)SPCE061A作為本系統(tǒng)的中控模塊。單片機(jī)可把由PT100、DS1302、頻率測(cè)試電路，電壓轉(zhuǎn)換電路讀來(lái)的數(shù)據(jù)利用軟件來(lái)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換,從而把數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示模塊，實(shí)現(xiàn)溫度、日歷、頻率、電壓的顯示。OCJM4*8液晶顯示器為主要的顯示模塊，把單片機(jī)傳來(lái)的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。利用遙控器來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸止鬧功能。在顯示電路

9、中，主要靠按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)各種顯示要求的選擇與切換。</p><p>　　圖3.1電路原理圖 </p><p><b>　　4 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1凌陽(yáng)單片機(jī)接口電路</p><p>　　輸入/輸出接口（簡(jiǎn)

10、稱為I/O口）是單片機(jī)與外設(shè)交換信息的通道。輸入端口負(fù)責(zé)從外接收檢測(cè)信號(hào)、鍵盤信號(hào)等各種開(kāi)關(guān)量信號(hào)。輸出端口負(fù)責(zé)向外界輸送由內(nèi)部電路產(chǎn)生的處理結(jié)果、顯示信息、控制命令、驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。此單片機(jī)有兩個(gè)16位通用的并行接口：A口和B口。這兩個(gè)口的每一位都可通過(guò)編程單獨(dú)定義成輸入或輸出口。B口除了具有常規(guī)的輸入/輸出功能外，還有一些特殊功能。</p><p>　　圖4.1 單片機(jī)接口電路</p><p&

11、gt;<b>　　4.2 按鍵電路</b></p><p>　　按鍵電路簡(jiǎn)單，易于控制；按鍵控制接口部分由9個(gè)按鍵組成 ： </p><p>　　調(diào)整時(shí)間/鬧鐘鍵、時(shí)鐘開(kāi)/關(guān)鍵、小時(shí)按鍵、分鐘按鍵、加記數(shù)鍵、減記數(shù)鍵、確定鍵、切換溫度/頻率和電壓鍵、接觸式止鬧鍵。</p><p><b>　　按鍵功能說(shuō)明：</b>&

12、lt;/p><p>　　4.2.1調(diào)整時(shí)間/鬧鐘鍵</p><p>　　按一次：開(kāi)始設(shè)置時(shí)間；按兩次：開(kāi)始設(shè)置鬧鐘；依次循環(huán)。 </p><p><b>　　4.2.2小時(shí)按鍵</b></p><p>　　調(diào)整時(shí)間/鬧鐘狀態(tài)下，此鍵開(kāi)始有效。按一次表示開(kāi)始設(shè)置相應(yīng)的小時(shí)。 </p><p><

13、;b>　　4.2.3分鐘按鍵</b></p><p>　　調(diào)整時(shí)間/鬧鐘狀態(tài)下，此鍵開(kāi)始有效。按一次表示開(kāi)始設(shè)置相應(yīng)的分鐘。 </p><p>　　4.2.4加、減計(jì)數(shù)鍵</p><p>　　在時(shí)間調(diào)整時(shí)，按一下，分鐘或小時(shí)數(shù)加減一。</p><p><b>　　4.2.5確定鍵</b></p&g

14、t;<p><b>　　調(diào)整完后按此鍵確認(rèn)</b></p><p>　　4.2.6切換溫度/頻率和電壓鍵</p><p><b>　　切換屏幕</b></p><p>　　4.2.7接觸試止鬧鍵</p><p>　　當(dāng)鬧鈴響時(shí)，按下此鍵，停止振動(dòng)</p><p>

15、;　　圖4.2 按鍵電路</p><p>　　4.3 電網(wǎng)頻率測(cè)試電路</p><p>　　以光耦4N26和施密特觸發(fā)器CD40106作為主要元器件。在此電路中光耦是測(cè)量頻率的主要元件它可以接220伏交流，也可接較低的電壓，但其電流必須控制在10mA以下。因此必須經(jīng)過(guò)一電阻把它接在220V—7.5V交流變壓器的輸出端，電阻阻值應(yīng)為7.5V*1.4/10mA=1K。為防止光耦內(nèi)部二極管被反

16、響電流擊穿，必須在外部接一反向二極管。而施密特觸發(fā)器CD40106則是被用來(lái)調(diào)整光耦的輸出的。使輸出脈沖更加規(guī)則，進(jìn)一步有利于凌陽(yáng)單片機(jī)算出正確頻率。計(jì)算方法：當(dāng)從CD40106輸出的脈沖下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)中斷計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，一秒鐘后計(jì)數(shù)完成，讀出數(shù)據(jù)，即頻率。</p><p>　　圖4.3電網(wǎng)頻率測(cè)試電路</p><p><b>　　4.4電壓轉(zhuǎn)換電路</b><

17、/p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)220V供電，并完成對(duì)電壓的監(jiān)控功能，我們采用了一 220---7.5V交流變壓器，并且利用“橋堆”整流、7805元件組成了5V直流電源 ，達(dá)到了220V供電的要求。利用“橋堆”全波整流輸出直流電壓10（7.5*1.4）V，其中電容濾波電路中電容、電阻取值計(jì)算如下：</p><p>　　電容濾波條件：RC〉=（3—5）T/2，因其電流取值應(yīng)在5mA左右，所以R=10

18、V/5mA=2K;C=(5*0.01)/2=25uF又因?yàn)榱桕?yáng)管腳采樣電壓不高于3.3V,故采用1K電阻和1K滑動(dòng)變阻器(電位器)串聯(lián)。</p><p>　　對(duì)于欠壓、過(guò)壓的監(jiān)測(cè)是利用了凌陽(yáng)加軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為： 單片機(jī)讀入一低壓直流電壓值X，設(shè)其標(biāo)志電壓Y（當(dāng)供電電壓為220V時(shí)單片機(jī)采樣電壓）當(dāng)0.9Y=<X=<1.10Y時(shí)供電電壓正常；當(dāng)X<0.9Y時(shí)蜂鳴器欠壓報(bào)警；當(dāng)

19、X>=1.10Y時(shí)蜂鳴器過(guò)壓報(bào)警 。然后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理顯示實(shí)際交流電壓值。</p><p>　　圖4.4 電壓轉(zhuǎn)換電路</p><p><b>　　5 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　流程圖：</b></p><p>　　N　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　&l

20、t;/p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　Ｙ</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　返回</b></p

21、><p><b>　　圖5.1 流程圖</b></p><p>　　說(shuō)明：開(kāi)始時(shí)初始化所有數(shù)據(jù)，然后掃描看是否有按鍵按下，若有，則判斷是哪個(gè)功能鍵在動(dòng)作，進(jìn)行相應(yīng)的操作，操作完成后，判斷確認(rèn)鍵是否動(dòng)作，若是則返回，若否則繼續(xù)執(zhí)行，直到確認(rèn)鍵作用。</p><p><b>　　6 系統(tǒng)調(diào)試與分析</b></p>

22、<p><b>　　6.1設(shè)備與儀器</b></p><p>　　凌陽(yáng)單片機(jī)SPCE016 、 OCJM4*8液晶圖文顯示器 、Cu50熱敏傳感器 、 蜂鳴器 、遙控器 、 DS1302日歷時(shí)鐘芯片 、光耦4N26 、CD40106施密特觸發(fā)器</p><p><b>　　6.2時(shí)間</b></p><p>

23、　　調(diào)試方法:利用秒表的精確記時(shí)與數(shù)字鐘的時(shí)間相比較。</p><p><b>　　表6.1精確度</b></p><p><b>　　表6.2時(shí)間顯示</b></p><p><b>　　表6.3時(shí)間調(diào)整</b></p><p><b>　　表6.4 鬧鐘調(diào)整<

24、;/b></p><p>　　非接觸止鬧：在實(shí)現(xiàn)本功能的時(shí)候由于凌陽(yáng)的高電平輸出管腳的電流不能夠驅(qū)動(dòng)蜂鳴器產(chǎn)生交大的報(bào)警聲，因此我們采用了一個(gè)三極管放和一個(gè)繼電器無(wú)線控制組成的的電路模塊來(lái)完成這一功能。</p><p><b>　　6.3溫度</b></p><p><b>　　表6.5</b></p>

25、<p><b>　　表6.6 溫度顯示</b></p><p>　　6.4 頻率 </p><p>　　表6.7 頻率電壓顯示</p><p>　　6.4.1 頻率 </p><p>　　調(diào)試方法：定時(shí)1秒，測(cè)出脈沖數(shù)，即直接測(cè)量頻率。</p>

26、<p><b>　　表6.8測(cè)試數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　6.4.2 電壓</b></p><p><b>　　表6.9測(cè)試數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　7總結(jié)分析</b></p><p>　　基本部分：小時(shí)與分鐘的設(shè)

27、置與顯示良好,AM、PM不僅在屏幕上很好顯示，指示燈指示良好鬧鐘時(shí)間設(shè)置、及開(kāi)關(guān)功能也很好，鬧鐘開(kāi)，顯示ON，指示燈亮；鬧鐘關(guān)，顯示OFF，指示燈滅。</p><p>　　發(fā)揮部分：溫度顯示與現(xiàn)場(chǎng)溫度基本一致，誤差很小；頻率及電壓也成功的顯示出來(lái)；遙控器能很好的控制鬧鐘，實(shí)現(xiàn)了非接觸止鬧功能。</p><p>　　創(chuàng)新部分：增加了語(yǔ)音報(bào)時(shí)功能；時(shí)間能顯示到秒；增加了日歷功能，能夠顯示年月日

28、、星期；鬧鐘可以一次可以定多個(gè)不同的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)一次定時(shí)，多次提醒的功能；頻率顯示范圍可達(dá)到0—99赫茲； </p><p>　　這次設(shè)計(jì)鍛煉了我的動(dòng)手能力，激發(fā)了我的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了我勇于面對(duì)困難克服困難的堅(jiān)強(qiáng)意志和不懈的精神，使我又一次體味到理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，體會(huì)到知識(shí)的海洋是無(wú)窮無(wú)盡，激發(fā)我們?nèi)プ非蟆?lt;/p><p><b>　　致 謝</b>&l

29、t;/p><p>　　感謝xx老師對(duì)我的論文不厭其煩的細(xì)心指點(diǎn)。xx老師首先細(xì)致地為我解題；當(dāng)我迷茫于眾多的資料時(shí)，她又為我提綱挈領(lǐng)，梳理脈絡(luò)，使我確立了本文的框架。論文寫作中，每周都得到xx老師的指點(diǎn)。從框架的完善，到內(nèi)容的擴(kuò)充；從行文的用語(yǔ)，到格式的規(guī)范，xx老師都嚴(yán)格要求，力求完美。我再次為xx老師的付出表示感謝。 在論文即將完成之際，回顧緊張但又充實(shí)的學(xué)習(xí)班和開(kāi)發(fā)過(guò)程，本人在此向所有關(guān)心我的及幫助我的老

30、師和同學(xué)們致以最真誠(chéng)的感謝。</p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我從指導(dǎo)老師，身上學(xué)到了很多東西。她認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。她無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到很大的提高，這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，在此感謝他耐心的輔導(dǎo)。在撰寫論文階段，xx老師幾次審閱我們的論文，提出了許多寶貴意見(jiàn)，沒(méi)有她的指導(dǎo)，我們就不能較好的完成任務(wù)。<

31、/p><p>　　另外，我還要感謝在這幾年來(lái)對(duì)我有所教導(dǎo)的老師，他們孜孜不倦的教誨不但讓我學(xué)到了很多知識(shí)，而且讓我掌握了很多學(xué)習(xí)方法，更教會(huì)了我做人處事的道理，在此表示感謝。同時(shí)，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中還有同組的同學(xué)也給了我不少幫助，這里一并表示感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　張培仁 、 孫占輝, 張欣 . 基

32、于C語(yǔ)言編程MCS. 北京：清華大學(xué)出版社， 單片機(jī)原理與應(yīng)用 2002 </p><p>　　楊素行. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程. 北京：高等教育出版社， 1998 </p><p>　　雷思孝、 李伯成 、 雷向莉. 單片機(jī)及使用技術(shù). 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2004</p><p>　　肖洪兵. 跟我學(xué)用單片機(jī). 北京：北京航空航天大學(xué)