电子钟设计报告byym.docx
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1、嵌入式系系统设计计导论电子钟设设计报告告学号:姓名:李李刚摘要回看历史史长河,从从以前的的沙漏到到现在的的电子钟钟,人们们计时的的工具伴伴随着社社会的进进步和科科技的日日新月异异而更新新着,我我们不得得不感叹叹人类的的智慧!的确,电电子钟是是一种利利用数字字电路来来实现时时间的显显示,与与传统的的机械钟钟相比,它它具有走走时准确确、显示示直观、无无机械传传动等优优点,因因而得到到广泛使使用。随随着人们们生活环环境的不不断改善善和美化化,我们们可以在在很多场场合看到到电子钟钟。数字字钟已成成为人们们日常生生活中必必不可少少的必需需品,广广泛用于于个人家家庭以及及车站、码码头、剧剧场、办办公室等等
2、公共场场所,给给人们的的生活、学学习、工工作、娱娱乐带来来极大的的方便。由由于数字字集成电电路技术术的发展展和采用用了先进进的石英英技术,使使数字钟钟具有走走时准确确、性能能稳定、携携带方便便等优点点,它还还用于计计时、自自动报时时及自动动控制等等各个领领域。电电子钟的的唯一缺缺点是具具有辐射射,不过过电子产产品都是是有辐射射的,电电子钟的的辐射很很小不会会造成什什么危害害。别人设计计的电子子有可能能不符合合自己的的风格,所所以如果果能自己己亲自动动手设计计一个符符合自己己的风格格的电子子钟将会会很有意意义。这这次的课课程设计计给了我我一个机机会。本本设计是是基于单单片机进进行的电电子万年年历
3、设计计,可以以显示年年月日时时分秒及及周信息息,具有有可调整整日期和和时间功功能。在在设计的的同时对对单片机机的理论论基础和和外围扩扩展知识识进行了了比较全全面准备备。在硬硬件与软软件设计计时,没没有良好好的基础础知识和和实践经经验会受受到很大大限制,每每项功能能实现时时需要那那种硬件件,程序序该如何何编写,算算法如何何实现等等,没有有一定的的基础就就不可能能很好的的实现。具体实现现功能:可以准确确显示年年、月、日日、时、分分、秒;可以对时时间进行行设置;目录嵌入式系系统设计计导论11电子钟设设计报告告1摘要21 方案案选择111.1 单片机机芯片的的选择方方案11.2 显示模模块选择择方案1
4、11.3 时钟芯芯片的选选择方案案11.4 电路设设计最终终方案决决定22 系统统的硬件件设计与与实现332.1 电路设设计框图图32.2 系统硬硬件概述述32.3 主要单单元电路路的设计计及器件件介绍333 系统统的软件件设计773.1 程序流流程框图图73.2 程序设设计(见见附录一一)74 Prroteeus仿仿真84.1 Keiil CC51的的使用介介绍84.2 Prooteuus 的的使用介介绍84.3 Prooteuus仿真真结果995 课程程设计总总结与体体会1226 参考考文献1137 附录录一1447.1 Commmonn.h头头文件1147.2 Maiin.cc文件155
5、7.3 DS113022.c文文件1997.4 Lcdd.c文文件222 57 / 611 方案选择择1.1 单片机芯芯片的选选择方案案方案一: 采用ATT89CC51芯芯片作为为硬件核核心,采采用Fllashh ROOM,内内部具有有4KBB ROOM 存存储空间间,能于于3V的的超低压压工作,而且与与MCSS-511系列单单片机完完全兼容容,但是是运用于于电路设设计中时时由于不不具备IISP在在线编程程技术, 当在在对电路路进行调调试时,由由于程序序的错误误修改或或对程序序的新增增功能需需要烧入入程序时时,对芯芯片的多多次拔插插会对芯芯片造成成一定的的损坏。方案二:采用ATT89CC52,
6、AAT899C522是一个个低电压压,高性性能CMMOS 8位单单片机,片片内含88k bbytees的可可反复擦擦写的FFlassh只读读程序存存储器和和2566 byytess的随机机存取数数据存储储器(RRAM),器器件采用用ATMMEL公公司的高高密度、非非易失性性存储技技术生产产,兼容容标准MMCS-51指指令系统统,片内内置通用用8位中中央处理理器和FFlassh存储储单元,功功能强大大的ATT89CC52单单片机可可为我们们提供许许多较复复杂系统统控制应应用场合合。硬件件实体电电路一般般会采用用功能和和优点更更为突出出的ATT89CC52单单片机。1.2 显示模块块选择方方案方案
7、一:采用LEED数码码管动态态扫描,LEDD数码管管价格适适中,但但要显示示比较多多的数字字时数码码管的使使用必然然会增多多,连线线方面会会很麻烦烦,编程程上也会会相应的的复杂。考考虑到效效率的因因素不采采用数码码管显示示。方案二:采用点阵阵式数码码管显示示,点阵阵式数码码管是由由八行八八列的发发光二极极管组成成,在很很多场合合可以看看到这种种显示方方式,但但是在电电子钟显显示时间间这一块块不适合合,一来来点阵显显示文字字上有优优势,但但显示数数字存在在一定的的劣势,一一来不够够直观,二二来显得得有点浪浪费。综综合考虑虑各种因因素排除除这种方方案。方案三:采用LCCD液晶晶显示屏屏,液晶晶显示
8、屏屏的显示示功能强强大,可可显示大大量文字字,图形形,显示示多样,清晰可可见。与与数码管管显示相相比,在在直观程程度和亮亮度清晰晰度上都都存在很很多优势势,并且且现在液液晶显示示已经成成为主流流,被人人们普遍遍接受,符符合大众众的口味味。虽然然没学过过液晶显显示这一一块,但但查看相相关资料料应该可可以把硬硬件电路路图接好好。1.3 时钟芯片片的选择择方案方案一:直接采用用单片机机定时计计数器提提供秒信信号,使使用程序序实现年年、月、日日、星期期、时、分分、秒计计数。采采用此种种方案虽虽然减少少芯片的的使用,节节约成本本,但是是,实现现的时间间误差较较大,所所以不采采用此方方案。方案二:采用DS
9、S13002时钟钟芯片实实现时钟钟,DSS13002芯片片是一种种高性能能的时钟钟芯片, 实时时时钟可提提供秒、分分、时、日日、星期期、月和和年,一一个月小小于311天时可可以自动动调整,且且具有闰闰年补偿偿功能。计计时更加加准确,使使用起来来更加方方便,与与成本相相比起来来利大于于弊,物物超所值值。1.4 电路设计计最终方方案决定定综上各方方案所述述,对此此次作品品的方案案选定: 采用用AT889C552作为为主控制制系统; DSS13002提供供时钟;LCDD液晶显显示屏作作为显示示。2 系统的硬硬件设计计与实现现2.1 电路设计计框图电路设计计框图如如图2-1所示示:DS1302时钟模块
10、LCD液晶显示屏显示模块按键模块AT89C52主控制模 块图 Error! No text of specified style in document.12.2 系统硬件件概述本电路是是由ATT89CC52单单片机为为控制核核心,驱驱动DSS13002时钟钟提供年年、月、日日、时、分分、秒,时时间精确确;显示示模块采采用LCCD1228644显示,直直观、清清晰、非非常人性性化;按按键模块块包含时时间设置置按钮,按按键的操操作符合合人们的的思维习习惯,很很容易进进行设置置。总的的来说,硬硬件考虑虑的比较较周全,尽尽量做到到最好。2.3 主要单元元电路的的设计及及器件介介绍单片机主主控制模模块
11、一、模块块介绍单片机控控制模块块的核心心是ATT89CC52,此此外还包包括它的的供电电电路、复复位电路路、时钟钟电路,它它的模块块图如图图2-22所示图 Error! No text of specified style in document.2二 ATT89CC52的的介绍AT899C522有400个引脚脚,322个外部部双向输输入/输输出(II/O)端端口,同同时内含含2个外外中断口口,3个个16位位可编程程定时计计数器,2个全全双工串串行通信信口,22个读写写口线,AAT899C522可以按按照常规规方法进进行编程程,但不不可以在在线编程程(S系系列的才才支持在在线编程程)。其其将通
12、用用的微处处理器和和Flaash存存储器结结合在一一起,特特别是可可反复擦擦写的FFlassh存储储器可有有效地降降低开发发成本。时钟电路路模块一、模块块介绍时钟电路路模块的的核心是是DS113022,DSS13002由VVcc11或Vccc2两两者中的的较大者者供电。当当Vccc2大于于Vccc1+00.2VV时,VVcc22给DSS13002供电电。当VVcc22小于VVcc11时,DDS13302由由Vccc1供电电。X11和X22是振荡荡源,外外接322.KHHz晶振振。RSST是复复位/片片选线,通通过把RRST输输入驱动动置高电电平来启启动所有有的数据据传送。RRST输输入有两两种
13、功能能:首先先,RSST接通通控制逻逻辑,允允许地址址/命令令序列送送入移位位寄存器器;其次次,RSST提供供终止单单字节或或多字节节数据的的传送手手段。当当RSTT为高电电平时,所所有的数数据传送送被初始始化,允允许对DDS13302进进行操作作。如果果在传送送过程中中RSTTS置为为低电平平,则会会终止此此次数据据传送,II/O引引脚变为为高阻态态。上电电动行时时,在VVcc大大于等于于2.55V之前前,RSST必须须保持低低电平。中中有在SSCLKK 为低低电平时时,才能能将RSST置为为高电平平,I/O为串串行数据据输入端端(双向向)。SSCLKK始终是是输入端端。图 Error! N
14、o text of specified style in document.3DS113022的时钟钟电路 图图 Error! No text of specified style in document.4DS113022的管脚脚图二、DSS13002的介介绍(1) 时钟芯芯片DSS13002的工工作原理理:DS13302在在每次进进行读、写写程序前前都必须须初始化化,先把把SCLLK端置置 “0”,接着着把RSST端置置“1”,最后后才给予予SCLLK脉冲冲;读/写时序序如下图图4所示示。DSS13002的控控制字的的位7必必须置11,若为为0则不不能把对对DS113022进行读读写数据据
15、。对于于位6,若若对程序序进行读读/写时时RAMM=1,对对时间进进行读/写时,CCK=00,位11至位55指操作作单元的的地址。位位0是读读/写操操作位,进进行读操操作时,该该位为11;该位位为0则则表示进进行的是是写操作作。控制制字节总总是从最最低位开开始输入入/输出出的。表表.2为为DS113022的日历历、时间间寄存器器内容:“CH”是时钟钟暂停标标志位,当当该位为为1时,时时钟振荡荡器停止止,DSS13002处于于低功耗耗状态;当该位位为0时时,时钟钟开始运运行。“WP”是写保保护位,在在任何的的对时钟钟和RAAM的写写操作之之前,WWP必须须为0。当当“WP”为1时时,写保保护位防
16、防止对任任一寄存存器的写写操作。(2) DS113022的控制制字节:DS13302控控制字节节的高有有效位(位位7)必必须是逻逻辑1,如如果它为为0,则则不能把把数据写写入DSS13002中,位位6如果果0,则则表示存存取日历历时钟数数据,为为1表示示存取RRAM数数据;位位5至位位1指示示操作单单元的地地址;最最低有效效位(位位0)如如为0表表示要进进行写操操作,为为1表示示进行读读操作,控控制字节节总是从从最低位位开始输输出(3) 数据输输入输出出(I/O)在控制指指令字输输入后的的下一个个SCLLK时钟钟的上升升沿时,数数据被写写入DSS13002,数数据输入入从低位位即位00开始。同
17、同样,在在紧跟88位的控控制指令令字后的的下一个个SCLLK脉冲冲的下降降沿读出出DS113022的数据据,读出出数据时时从低位位0位到到高位77。(4) DS113022的寄存存器DS13302有有12个个寄存器器,其中中有7个个寄存器器与日历历、时钟钟相关,存存放的数数据位为为BCDD码形式式。此外,DDS13302 还有年年份寄存存器、控控制寄存存器、充充电寄存存器、时时钟突发发寄存器器及与RRAM相相关的寄寄存器等等。时钟钟突发寄寄存器可可一次性性顺序读读写除充充电寄存存器外的的所有寄寄存器内内容。 DS113022与RAAM相关关的寄存存器分为为两类:一类是是单个RRAM单单元,共共
18、31个个,每个个单元组组态为一一个8位位的字节节,其命命令控制制字为CC0HFDHH,其中中奇数为为读操作作,偶数数为写操操作;另另一类为为突发方方式下的的RAMM寄存器器,此方方式下可可一次性性读写所所有的RRAM的的31个个字节,命命令控制制字为FFEH(写)、FFFH(读)。 显示模块块一、模块块介绍图2-55为LCCD显示示模块,液液晶显示示的连线线需熟悉悉它的工工作原理理。图 Error! No text of specified style in document.5显示模模块二、LCCD1228644的介绍绍LCD1128664分为为带字库库和不带带字库两种种,带字字库的在在显示
19、文文本时更更方便,不带字库的在显示图像时更有优势。LCD12864采用标准的20脚接口,各引脚接口说明如表所示:编号符符号引脚说说明编号符号引脚说说明1VSSS电源地地11D4数据2VDDD电源正正极12D5数据3V00对比度度亮度调调整13D6数据4RSS数据/命令选选择14D7数据5R/W读/写写选择15CS11选择右右半屏6E使能信信号16CS2选择左左半屏7D00数据17RETT复位8D11数据18VOUUTLCCD驱动动负电压压9D22数据19LEDD+背光电电源正极极10D33数据20LEDD-背光电电源地按键模块块按键模块块由3个按键键组成,每每个按键键都有自自己的功功能。图 E
20、rror! No text of specified style in document.6按键模模块3 系统的软软件设计计3.1 程序流程程框图开始初始化 读日期、时间 显示日期、时间判断是否有按键按下执行按键程序是修改时间否图 Error! No text of specified style in document.73.2 程序设计计(见附附录一)4 Protteuss仿真4.1 Keill C551的使使用介绍绍由于程序序的编写写语言是是C语言言,所以以只能在在Keiil CC51软软件上编编写与编编译,因因此我们们必须熟熟悉Keeil C511.Keill C551是美美国Keei
21、l Sofftwaare公公司出品品的511系列兼兼容单片片机C语语言软件件开发系系统,与与汇编相相比,CC语言在在功能上上、结构构性、可可读性、可可维护性性上有明明显的优优势,因因而易学学易用。KKeill C551软件件提供丰丰富的库库函数和和功能强强大的集集成开发发调试工工具,全全winndowws界面面。Keill C551的使使用步骤骤如下:(1)驱动软软件(2)新建工工程(3)选择CCPU(4)添加源源程序文文件(5)编写程程序(6)设置开开发环境境参数(7)编译源源程序,烧烧录文件件编译成功功后会生生成HEEX文件件,该文文件可以以被载入入并最终终烧录到到具体芯芯片中。本次设计计
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