电子时钟开题报告

Answer 1

学生毕业设计开题报告书
　　课题名称 基于单片机的电子时钟设计
　　姓名 xx
　　学号 xx
　　班级 信息xx班
　　专业 电子信息工程
　　院系 信息工程学院
　　指导教师 xxx
　　一、选题依据
　　1 课题的目的
　　社会对信息交换不断提高的要求及高新技术的逐步发展，促使电子时钟发展并且投入市场得到广泛应用。
　　2 课题意义
　　二十一世纪是数字化技术高速发展的时代，而单片机在数字化高速发展的时代扮演着极为重要的角色。电子时钟的开发与研究在信息化时代的今天亦是当务之急，因为它应用在学校、机关、企业、部队等单位礼堂、训练场地、教学室、公共场地等场合，可以说遍及人们生活的每一个角落。所以说电子时钟的开发是国家之所需，社会之所需，人民之所需。 3 课题研究的背景 随着科技的快速发展，时间的流逝,从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子时钟采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用STC89C52单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用3~5V电压供电。 此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。
　　二、基本内容及解决的主要问题

1 本课题所研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面：
　　(1)选用电子万年历芯片时，应重点考虑功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。
　　(2)根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。
　　(3)在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，使系统电路尽量简单。
　　(4)根据硬件电路图，在开发板上完成器件的焊接。
　　(5)根据设计的硬件电路，编写控制STC89C52芯片的单片机程序。
　　(6)通过编程、编译、调试，把程序下载到单片机上运行，并实现本设计的功能。
　　(7)在硬件电路和软件程序设计时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作等因素。
　　2 设计报告内容要求：
　　(1)目的。
　　(2)设计指标。
　　(3)画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。
　　(4)元器件清单。
　　(5)设计制作的进程考虑时钟及控制信号关系、测试、验证的顺序写出工作进程。
　　(6)画出各功能模块的电路图，加上原理说明(如2、5进制到10进制转换，10进制到6进制转换的原理，个位到十位的进位信号选择和变换等)。
　　(7)画出总布局接线图(集成块按实际布局位置画，计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线简化画法但集成块的引脚须按实际位置画，并注明名称。)
　　(8)描述设计制作的数字钟的运行结果和操作。
　　(9)总结：设计过程中遇到的问题及解决办法，课程设计过程体会,对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议。

　　3技术路线
　　1)收集、查阅相关技术资料，消化吸收，融会贯通，形成多种方案，设想、并分析选择出较合理的方案。
　　2)对方案进行分析对比作出选择，选择的进行设计。
　　3)用proteus绘出工作原理图，设计出程序流程图。
　　4)运用软件工程设计理论及而向对象软件设计方法进行需求分析和详细设计。采用标准化程度高、程序可移植好的语言，以使所开发的软件将来能够移植到不同的硬件环境下运行。
　　5)用统一标准的格式书写原程序清单，改进程序的可读性。
　　4 实验仪器、工具：
　　1)5V电源(或实验箱)4个人合用1个。
　　2)四连面包板1块。
　　3)示波器2个(每班)
　　4)万用表5个(每班)。
　　5)镊子1把。
　　6)剪刀1把。
　　5 实验器件:
　　1)网络线2米/人。
　　2)共阴八段数码管6个。
　　3)CD4511集成块6块。
　　4)CD4060集成块1块。
　　5)74HC390集成块3块。
　　6)74HC51集成块1块。
　　7)74HC00集成块4块。
　　8)74HC30集成块1块。
　　9)10MΩ电阻5个。
　　10)500Ω电阻14个。
　　11)30p电容2个。
　　12)32.768k时钟晶体1个。
　　13)蜂鸣器10个(每班)。
　　三、设计步骤与进度安排
　　(一)、功能模、设计指标：
　　1.显示时、分、秒。
　　2.可以24小时制或12小时制。
　　3.具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。
　　4.具有正点报时功能，正点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。
　　5.为了保证计时准确、稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。
　　(二)、设计要求：
　　1.画出总体设计框图，以说明数字钟由哪些相对独立的块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。并以文字对原理作辅助说明。
　　2.设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。
　　3.选择合适的元器件，在面包上接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。
　　4.在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线，进行合理布局，进行整个数字钟电路的接线调试。 制作要求： 自行装配、接线和调试，并能检查和发现问题，根据原理、现象和测量的数据分析问题所在，加以解决。学生要解决的问题包括元器件和面包板故障引起的问题。
　　(三)、设计报告内容要求：
　　1.目的。
　　2.设计指标。
　　3.画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。
　　4.元器件清单。
　　5.设计制作的进程，考虑时钟及控制信号的关系、测试、验证的顺序，写出自己的工作进程。
　　6.画出各功能模块的电路图，加上原理说明(如2、5进制到10进制转换，10进制到6进制转换的原理，个位到十位的进位信号选择和变换等)。
　　7.画出总布局接线图(集成块按实际布局位置画，关键的连接单独画出，计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线可以简化画法，但集成块的引脚须按实际位置画，并注明名称。)
　　8.描述设计制作的数字钟的运行结果和操作。
　　9.总结。 设计过程中遇到的问题及解决办法，课程设计过程体会，对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议。
　　四、方法、措施

1.本课题所研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面：
　　(1)选用电子万年历芯片时，应重点考虑功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。
　　(2)根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。
　　(3)在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，使系统电路尽量简单。
　　(4)根据硬件电路图，在开发板上完成器件的焊接。
　　(5)根据设计的硬件电路，编写控制STC89C52芯片的单片机程序。
　　(6)通过编程、编译、调试，把程序下载到单片机上运行，并实现本设计的功能。
　　(7)在硬件电路和软件程序设计时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作等因素。
　　2.方案的论证与选择
　　方案一：采用LED液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形显示多样清晰可见,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用LED液晶显示屏。
　　方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示。
　　方案三：采用LCD液晶显示屏 如果选择此方案，将会降低系统的功耗，这样就可以用电池供电，便于携带。但液晶显示器价格较高且驱动电电路复杂，使用起来有一定的难度。综上所述，LED数码管比较方便，但用液晶能更好的显示数据时间，所以扩展功能将数码管换做液晶。

3.设计经验总结：
　　(1)要求学生根据原理和芯片引脚图，分功能设计原理图，并根据接线顺序分步骤验证。
　　(2)容易出现故障为接触不良。
　　a) 集成块引脚方向预先弯好对准面包板的金属孔，再小心插入。
　　b)导线的剥线长度与面包板的厚度相适应(比板的厚度稍短)。
　　c)导线的*线部分不要露在板的上面，以防短路。
　　d)导线要插入金属孔中央。
　　(3)按照原理图接线时首先确保可靠的电源和接地。
　　(4)注意芯片的控制引脚必须正确接好。
　　(5)检查故障时除测试输入、输出信号外，要注意电源、接地和控制引脚。
　　(6)注意芯片引脚上的信号与面包板上插座上信号是否一致(集成块引脚与面包板常接触不良)。
　　(7)为了便于测试，可将2Hz信号直接输入到各级计数器。
　　(8)接校时电路时可接模拟信号输入(如1Hz和2Hz)测试输出信号的切换正确后，再将秒进位和分进位信号接到校时电路，再接校时电路输出到分计数器和时计数器。
　　(9)从较时电路接入信号时，必须将原进位信号拔掉。
　　4.选题研究的主要内容：
　　(1)系统设计主要包括显示部分和数字时钟模块设计、显示接口芯片的选择、串口通讯芯片的选择、电源模块的选择。
　　(2)系统软件设计
　　(3) 系统调试和实验结果的测试

五、设计成果

在整个设计过程中，硬件方面主要设计了STC89C52单片机的最小系统、DS1302接口电路、DS18B20接口电路、闹钟及LCD显示;软件方面借助各个渠道的资料，主要设计了阳历数据读取程序、阳历转阴历程序、温度采集程序、闹铃程序以及LCD显示程序;系统的调试主要是通过一块STC89C52开发板，再借助于Keil、STC以及少许自己搭建的外围电路实现的;再此过程中，分步调试时显示出了阳历的日期及时间，还有实时温度，集中调试时没有达到预
　　期效果。此万年历具有读显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。
　　六、主要参考文献[3]
　　[1]苏平.单片机的原理与接口技术[M].北京:电子工业出版社，2006：1-113.
　　[2]左金生.电子与模拟电子技术[M].北京:电子工业出版社，2004：105-131.
　　[3]马忠梅，籍顺心.单片机的C语言应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社， 2001年
　　[4]楼然苗.单片机课程设计指导[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2007.7
　　[5]朱思荣.51单片机实现公历与农历、星期的转换[Z].当当电子网
　　[6]李广弟. 单片机原理及应用[M] 北京航空航天大学出版社,2004年 [7]王越明.电子时钟的设计[J].黑龙江科技信息，2004年
　　备注：
　　[1] 课题类型：产品设计类、工艺设计类、方案设计类等。
　　[2] 课题来源：教学科研、生产实际、社会实际、模拟等。
　　[3] 期刊文献：编号 作者.题名[J].刊名，年，卷(期):起止页码. 图书文献：编号 著者.书名[M].出版地：出版社，出版年：起止页码.