电子系统综合训练 开题报告

JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

《电子系统综合训练》开题报告

题 目 多功能电子时钟系统设计与实现 学 院 电气信息工程学院 设计地点 60#518 姓 名 唐婷 学 号 11311219 专 业 电子信息工程 班 级 11电子2 指导教师 刘晓杰

2014年 12月29日

《电子系统综合训练》开题报告 多功能电子时钟系统设计与实现 一、课题的意义和目的 数字电子时钟是采用数字电路实现对时，分、秒数字显示的装置，广泛用于个人家、车站、码头办公室等场所，成为人们日常生活中不可或缺的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，数字时钟的精度远远超过老式钟表。钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，数字电子时钟携带方便、性能稳定，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。例如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电器的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 故此，本课题重在多功能电子时钟的设计和调试，此外再加上附加功能，解决一些实际性的问题，,把理论与实践结合在一起，同时，也加深对单片机的硬件结构的理解和巩固，锻炼编程能力。 二、 主要设计（研究）内容 设计内容：设计制作一台以控制器为核心的多功能电子时钟系统 设计要求： 1．系统具有3种工作模式状态（正常时钟显示模式、系统校准模式、秒表计时模式）；系统所有功能，均能够通过上位PC机对其操作修改与实时动态显示。（PC主机端可利用高级语言进行人机界面设计） 2．在正常时钟显示模式时，时钟具有显示年、月、日、时、分、秒的功能； 3．在正常时钟显示模式时，系统具有整点报时的功能，在离整点前10秒时，自动发出鸣叫声，步长1秒，每间隔1秒鸣叫一次，前4响是低音，后1响为高音，共鸣叫5次，最后1响结束时为整点。高音频率为1KHz； 4．在系统校准模式时，系统具有快速校准时间的功能。 5．在秒表计时模式时，可兼做比赛时间记录表。秒表记时的精度为0.1秒，由3个键分别控制秒表的启动、清零、记录功能，可连续记录3组时间，并能够显示记录时间。 6．系统显示器采用LCD液晶显示器1602或其它显示器件，并采用键盘对相关数据进行设置与操作。 三、设计（研究）方案 （一）方案的比较与论证 方案一：以单片机为核心完成多功能电子时钟的各种功能，通过时钟芯片提供计时方式，通过蜂鸣器报时，通过按键来定时与校准，通过显示器来显示时间。 图一 ：由单片机构成的多功能电子时钟框图 方案二：以FPGA为核心来实现多功能电子时钟的功能，利用EDA开发FPGA，以模块化，自上而下的方式来编写程序，通过时钟芯片提供计时方式，通过蜂鸣器报时，通过按 键来定时和校准 显示电路F按键P通信接口G时钟模块APC。蜂鸣器图二：由FPGA构成的多功能电子时钟框图 方案三：使用常见的芯片和器件搭建电路，电源模块，计数模块，显示模块，信号源模块，校准模块和报警模块，然后将所有模块整合起来，进行整体调试。 图三：由电路模块构成的多功能电子时钟框图 比较： 方案一采用STC89S52芯片，降低了成本也无需反复插拔芯片，可避免芯片的损坏；而且它的性能稳定，且内存达8kB。灵活性大，便于修改，成本低。方案二是基于FPGA平台实现，FPGA不会因为掉电后重启就需要重置信息，外围电路简单，但是成本高。方案三需要的材料有各种计数器芯片，LED点阵、各种可能使用到的开关、变压器、电阻、电容、蜂鸣器等。电路较为繁琐，且调试起来很困难。所以相比较而言，方案一容量较大，成本较低，便于修改。故选择方案一。 （二）系统方案设计 整体框图： 采用STC89C52单片机为核心，附加必要的外围电路，通过晶振电路为系统提供基本的时钟信号，通过编写C51程序将存储在DS1302时钟芯片中的年、月、日、时、分、秒信息经过串行输入到单片机内部，对其进行数制的转换，再在液晶显示器DS1602上显现出来。整点报时和秒表计时的功能主要是通过软件和单片机的控制来实现的。因此，加上一些必要的按键，对相关数据进行设置和操作，如工作模式的选择，时间的校准，以及在秒表计时模式下启动、存储、清零等功能。此外，通过蜂鸣器发声闹铃。 四、预期成果 能正常显示年、月、日、时、分、秒，有整点报时的功能，能够快速校准时间，有秒表计时功能。 五、时间安排 2014年12月29日～201年12 月31 日：查阅相关资料、撰写开题报告 2015年 1月1日～2015年1月4日：设计软硬件，绘制电路原理图，提交元器件清单 2015年 1月5日～2015年1月9日：中期检查 2015年 1月12日～2015年1月16日：电子系统的软硬件联合调试 2015年 1月19日～2015年1月23日：撰写电子系统的设计报告，提交最终设计报告 六、参考文献 [1] 彭东明，韦友春.单片机实验教程（J）.北京理工大学出版社,2007,2(09),82-154. [2] 李玉梅. 基于MCS-51系列单片机原理的应用设计[J]. 国防工业出版社, 2006, 4(09): 119-144. [3] 王海阳,蒋野. 多功能电子时钟[J]. 电子制作,2011,08:35-38. [4] 冯大捷. 基于DS1302电子时钟的设计[J]. 科技视界,2012,02:118-120. [5] 罗印升 单片微机原理与应用 [M].北京 机械工业出版社 2012.1 [6] 杨加国 单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京 清华大学出版社 2009.7