基于单片机的数字时钟设计.

吉首大学信息科学与工程学院课程设计报告书

课程单片机课程设计报告书

课题：基于单片机的数字时钟设计

姓名：谭志鹏唐俊梁宏钟振华魏浩学号： ********* 专业：电子信息工程

年级： 2013 级电子一班

指导教师：**

基地指导教师：胡力

2015年11月12

基于单片机的数字时钟设计

【摘要】随着现代化进程的高速发展，人们生活水平的提高。现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。基于单片机的数字钟设计是采用数字芯片DS1302实现对“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”“星期”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。

【关键词】单片机；DS1302；DS18B20；LCD

目录

一、设计要求与方案论证 (4)

1.1 设计要求 (4)

1.2 系统基本方案的选择与论证 (4)

1.3 智能楼宇模型设计方案的设计 (5)

二、元器件简介 (6)

2.1 CPU介绍 (6)

2.2 NRF24L01概述 ................................ 错误!未定义书签。

2.3 DHT11 概述 (6)

2.4 HC-SR501人体感应模块概述...................... 错误!未定义书签。

2.5 SQ-2烟雾检测模块概述.......................... 错误!未定义书签。

2.6 红外对管介绍 ................................. 错误!未定义书签。

2.7 28BYJ48步进电机概述........................... 错误!未定义书签。

2.8 12864 LCD 概述 (7)

三、电路（硬件）设计 (8)

3.1 设计原理 (8)

3.2 电路原理图 (8)

3.3 作品实物图 (8)

四、程序（软件）设计 (11)

五、装配与调试 (11)

六、总结 (11)

七、致谢 (11)

附：源程序 (12)

一、设计要求与方案论证

在明确设计成品所需实现功能的基础上，力争实现以最快、成本低、功能稳定完成项目的设计。

1.1 设计要求

智能楼宇模型实现的功能主要有以下几个方面：

②年月日显示功能

③时分秒显示功能

④星期显示功能

⑤实时温度检测功能

⑥年月日时分秒调节功能

1.2 系统基本方案的选择与论证

本智数字时钟的设计涉及到的设计方案主要体现为以下几个方面：

①CPU选型论证

方案一：采用STC系列单片机为主控芯片

单片机（Single chip microcomputer）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。操作简单易懂，从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机，在便携普遍的产品中应用较为广泛。

方案二：采用DSP芯片作为主控芯片

DSP又名为数字信号处理器，主要应用在数字信号号处理的领域。现已广泛应用于大数据处理，广泛应用于便携式仪表、雷达、图像、航空以及医疗设备等领域。

方案三：采用EDA为平台来设计

EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL 完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。

综上方案论证，最终决定选用方案一采用STC系列单片机为主控芯片作为项目设计。

②温度传感器选型论证

方案一：温湿度测量分开检测，室内温度检测采用DS18B20数字温度传感器进行检测，室内湿度检测采用DHT11温湿度传感器进行检测。

方案二：温湿度检测采用集温度测量、湿度测量为一体的数字式温湿度传感器DHT11来测量。

综合整体方案的设计，以及温湿度的测量精度方面没有特别高的要求，最终决定采用高精度DS18B20温度传感器DHT11为温湿度检测传感器，故而采用方案一。

③显示器选型论证

方案一：采用数码管进行数据显示

led数码管（LED Segment Displays）由多个发光二极管封装在一起组成“8”

字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。显示比较单一，只能显示数字以及部分英文字母。

方案二：采用LCD1602进行数据显示

工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符（16列2行）。内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，显示数据也比较单一。

方案三：采用LCD12864进行数据显示

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。

本数字时钟的显示界面，可以显示出中文字体、测量数据的数字式等多项显示，而在三个方案中也只有方案三满足条件，故而我们采用方案三12864作为显示模块。

1.3 数字时钟的设计方案的设计

主要是通过以STC89C52单片机为主控芯片为基础的模块。基于单片机的数字钟设计是采用数字芯片DS1302实现对“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”

“星期”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LCD12864液晶显示时、分、秒，以24小时计时方式，以液晶