电子时钟(12864整点刷图播放音乐)设计报告

课程设计作品：整点报时电子时钟班级：小组成员：学号：摘要：基于AT89C52为核心制作的单片机最小系统，含有单片机工作的最基本组成单元——电源电路、复位电路，振荡电路和RS232串口电路，本设计是数据采集及处理，显示系统与单片机的有效结合。它采用STC8051单片机为控制系统，结合时钟芯片DS1302对时间进行采集，整点时采用扬声器播放音乐进行报时，并用大的液晶屏12864进行显示，可简单称为时钟显示，并带整点音乐报时系统。关键词：AT89C52、DS1302、12864、蜂鸣器设计目的：单片机作为控制系统中最常见的芯片，所以学习并学会应用是我们学习自动化专业学生所应该具备的基本技能。通过对单片机最小系统的研究，掌握单片机个引脚的基本功能，理解单片机工作过程及工作原理，以及与各种外部器件的连接，能够自己制作一个单片机最小系统的开发板并为其设置一个用于下载程序的串口对其进行下载程序并进行调试使我们所学知识与实践结合起来。一、方案设计1.1设计方案思路要想让单片机正常工作则必需给单片机提供必要的外围电路，电源电路为其提供能量，振荡电路为其内部寄存器提供必要的时钟信号，复位电路让单片机从初始状态工作，这些都是单片机正常工作所必不可少的。而诸如蜂鸣器电路、DS1302时钟芯片、LCD液晶显示电路……这些外围电路则丰富了单片机的扩展功能，RS232串口电路为单片机程序的下载提供了串口。2.1外围器件方案的对比与选择（1）显示系统的方案选择方案1：用传统的数码管显示数码管具有：低能耗、低压、对外界环境要求低，易于维护。此方案控制简单。但它只能显示一些基本的数字和一些简单的字母。方案2：用液晶12864显示液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。并且具有字符与汉字显示功能。由于数码管只能显示基本的数字和一些简单的字母。用可以显示汉字的12864液晶显示器可以增加显示信息的可读性，让人看起来会很方便舒适。所以这里我们选择方案2，用12864液晶显示（2）时钟系统的方案选择方案1：通过单片机内部的定时器实现单片机内部具有定时器，可方便实现定时功能，但由于系统晶振误差、温漂、中断响应时间的不确定性及定时器重新装载时间常数所带来的误差，决定它不能用来作为时钟的时间基准。方案2：用专用时钟芯片目前市场上已有很多实时时钟芯片，如DS12887、DS1302、PCF8563、X1227、DS1302等，芯片内都集成了时钟/日历功能，给时钟系统设计带来很多方便。因此计时功能以选专用时钟芯片为宜。在系统硬件设计时，串行总线接口较并行总线接口较为方便，系统设计选串行接口总线实时时钟芯片为计时芯片DS1302。经比较，我们选择用方案2，即采用DS1302时钟芯片来进行计时。二、系统设计2.1总体设计图1：设计框图2.2单元电路设计（1）震荡电路振荡电路由一个12M的晶振和两个电容所组成，原理图如下：121XTAL30pFC130pFC2GNDXTAL1XTAL2图2：震荡电路原理图（2）复位电路简单复位电路有上电复位和手动复位两种，手动复位包括按键式复位和按键脉冲式复位两种。不管哪一种复位电路都要保证在RESET引脚上提供10ms以上稳定的高电平。这里我们采用按键脉冲式复位电路，它利用RC微分电路在RESET端产生正脉冲来实现复位。其原理图如下：AT89C52复位电路振荡电路电源模块蜂鸣器电路LCD12864液晶电路DS1302时钟电路RS232串口电路图3：复位电路（3）RS232串口电路RS232串口电路使用MAX232CPE作为电平转换芯片，并通过套件提供的串口电缆连接到计算机背后的COM口（9针D型口），用于MCS51LITE与上位机通信以及和其他串口设备的数据交互。其原理图如下：V+2C1+1C1-3C2+4C2-5V-6T1OUT14T2OUT7R1OUT12R2OUT9R2IN8R1IN13T1IN11T2IN10VCC16GND15MAX232CPE162738495J1DB9F0.1uFC50.0uFC6VCCRXDTXDGND0.1uFC7GND0.1uFC4VCC0.1uFC3图4：RS232串行口电路图（5）蜂鸣器电路蜂鸣器电路用一个三极管驱动一个直流蜂鸣器，原理图如下：LS1Speaker+5Q12N3904R110KP3.6GND图5：蜂鸣器电路图（6）LCD12864电路连接图带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机UccRESETUss89C5222uFC1R21KS1SW-PB22uFC2R11K+5交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字.也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。12864F引脚说明电平管脚功能描述1VSS0V电源地2VCC3.0+5V电源正3V0-对比度（亮度）调整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据5R/W(SIDH/LR/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0)R/W=“L”,E=“H→L”,DB7——DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数据线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16NC-空脚17/RESETH/L复位端，低电平有效18VOUT-LCD驱动电压输出端19AVDD背光源正端（+5V）20KVSS背光源负端图6：LCD12864连接原理图（7）DS1302时钟芯片连接图DS1302是涓流充电时钟芯片，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实时通信，时钟/日历电路提供秒、分、时、日、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1RES复位2I/O数据线3SCLK串行时钟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。其原理图如下：GND1+52VCOM3RS(CS)4R/W(SID)5E(SCLK)6D07D18D29D310D411D512D613D714PSB15NC16RST17VOUT18BLA+19BLA-20LCD12864GNDGNDVCCVCCR110KP1.0P1.1P1.2P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P1.3P1.4图7：DS1302连接图三、软件设计3.1主程序流程设计否是图8：系统主流程图3.2各模块程序流程设计开始液晶初始化读时钟显示时间是否到达整点？液晶切换图片显示并播放一段音乐开始DS1302复位设定时间开始是否整点？VCC21X13X25GND7VCC12SCLK4I/O6RST8DS13021232.768KXTAL+5GND3VBatteryGNDP1.5P1.6P1.7否是图9：时钟流程图图10：蜂鸣器流程图四、系统测试详见实物。五、总结在本次设计中，我们真正体会到制作一件成功的作品并不像想象的那样简单，它需要扎实的专业基础，能熟练驾驭知识的能力，团队的团结合作精神，吃苦耐劳的品质以及遇见问题沉着冷静的态度。经过这段时间时间的奋战,我们真正体会到了身为大学生的意义,解决问题的能力得到了很大的提高，为我们以后的学习工作积累了宝贵的经验。参考文献：[1]罗维平，李德俊.单片机原理及应用.武汉：华中科技大学出版社，2012年[2]罗维平，刘丰.单片机原理及应用实验与设计指导书，2012年[3]张娟.protel电路设计教程.北京：清华大学出版社，2010年播放音乐返回