Diseño de reloj electrónico basado en microcontrolador
Nombre xx
Número de estudiante xx
Información de clase xx clase p>
Ingeniería de la Información Electrónica Profesional
Escuela de Ingeniería de la Información
Profesor xxx
Bases para la selección del tema
1 Propósito del proyecto
La creciente demanda de la sociedad por el intercambio de información y el paulatino desarrollo de altas y nuevas tecnologías han impulsado el desarrollo de los relojes electrónicos y los han puesto en el mercado y han sido ampliamente utilizados.
2 La importancia del tema
El siglo XXI es una era de rápido desarrollo de la tecnología digital, y los microcontroladores desempeñan un papel extremadamente importante en la era de rápido desarrollo de la tecnología digital. El desarrollo y la investigación de relojes electrónicos también es una prioridad en la era de la información actual, porque se utilizan en auditorios, salas de entrenamiento, salas de enseñanza, lugares públicos y otros lugares en escuelas, instituciones, empresas, tropas y otras unidades. dijo que han desempeñado un papel importante en la vida de las personas en todas partes. Por tanto, el desarrollo de relojes electrónicos es una necesidad del país, una necesidad de la sociedad y una necesidad del pueblo. Antecedentes de la investigación Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, el tiempo ha pasado desde mirar el sol y los relojes de péndulo hasta el reloj electrónico actual, los humanos han estado estudiando registros innovadores. Puede cronometrar el año, mes, día, hora, minuto y segundo, y también tiene muchas funciones como compensación de año bisiesto. DS1302 tiene una larga vida útil y un pequeño error. El reloj electrónico digital utiliza una pantalla digital intuitiva que puede mostrar simultáneamente año, mes, día, hora, minuto, segundo, temperatura y otra información, y también tiene una función de calibración de hora. Este circuito utiliza el microcontrolador STC89C52 como núcleo, tiene un bajo consumo de energía, puede funcionar a un voltaje bajo de 3 V y puede funcionar con 3 ~ 5 V. Este calendario perpetuo tiene las ventajas de una lectura conveniente, una pantalla intuitiva y diversas funciones. Circuito simple y de bajo costo, en línea con la tendencia de desarrollo de instrumentos y medidores electrónicos, y tiene amplias perspectivas de mercado.
2. Contenido básico y principales problemas a resolver
1 El calendario electrónico estudiado en este tema es una aplicación específica de la tecnología de control por microordenador de un solo chip. El principal contenido de la investigación incluye la. siguientes aspectos:
p>
(1) Al seleccionar un chip de calendario electrónico, concéntrese en dispositivos que sean prácticos, fáciles de usar, que tengan almacenamiento en un solo chip, bajo consumo de energía y que sean resistentes a cortes de energía.
(2) En función del chip de calendario electrónico seleccionado, se diseñan el circuito periférico y el circuito de interfaz del microcontrolador.
(3) En términos de diseño de hardware, la estructura debe ser lo más simple, práctica y fácil de implementar posible, y el circuito del sistema debe ser lo más simple posible.
(4) De acuerdo con el diagrama del circuito del hardware, complete la soldadura del dispositivo en la placa de desarrollo.
(5) Basado en el circuito de hardware diseñado, se escribió el programa del microcontrolador para controlar el chip STC89C52.
(6) A través de la programación, compilación y depuración, el programa se descarga al microcontrolador para su ejecución y se realizan las funciones de este diseño.
(7) Al diseñar circuitos de hardware y programas de software, se consideran principalmente factores como mejorar la facilidad de uso de la interfaz hombre-máquina y facilitar la operación del usuario.
2 Requisitos de contenido del informe de diseño:
(1) Propósito.
(2) Indicadores de diseño.
(3) Dibujar el diagrama de bloques esquemático del diseño y explicar el proceso de trabajo del diagrama de bloques y las funciones de cada módulo.
(4) Lista de piezas.
(5) Considere la relación entre el reloj y las señales de control, y escriba el flujo de trabajo en el orden de prueba y verificación.
(6) Dibuje el diagrama del circuito de cada módulo funcional y explique los principios (como el principio de conversión de binario y de 5 bases a 10 bases, la conversión de 10 bases a 6 bases, y la selección de la señal de transporte de la unidad a diez y la conversión, etc.).
(7) Dibuje el diseño general y el diagrama de cableado (el bloque integrado debe dibujarse de acuerdo con la posición del diseño real, los datos La línea del contador al decodificador y la línea de datos del decodificador al tubo digital son diagramas simplificados, pero los pines del bloque integrado deben dibujarse según sus posiciones reales y marcarse con nombres)
( 8) Describir los resultados de ejecución y las operaciones del reloj digital diseñado y fabricado.
(9) Resumen: Problemas encontrados en el proceso de diseño y sus soluciones, experiencias en el proceso de diseño de cursos y sugerencias sobre el contenido, métodos y requisitos del diseño de cursos.
3 Ruta técnica
1) Recopilar y revisar información técnica relevante, digerirla, absorberla e integrarla para formar múltiples soluciones, concebir, analizar y seleccionar soluciones más razonables.
2) Hacer una elección analizando y comparando los planos y diseñar el plan seleccionado.
3) Utilice proteus para dibujar el diagrama del principio de funcionamiento y diseñar el diagrama de flujo del programa.
4) Utilizar la teoría del diseño de ingeniería de software y métodos de diseño de software orientado a objetos para realizar análisis de requisitos y diseño detallado. Adoptar un lenguaje altamente estandarizado y portátil para que el software desarrollado pueda ser portado a diferentes entornos de hardware en el futuro.
5) Escriba la lista de programas original en un formato estándar unificado para mejorar la legibilidad del programa.
4 Instrumentos y herramientas experimentales:
1) Fuente de alimentación de 5V (o caja experimental) compartida por 4 personas.
2) Protoboard cuádruple 1.
3) 2 osciloscopios (por turno)
4) 5 multímetros (por turno).
5) 1 Pinzas.
6) 1 Tijera.
5 dispositivos experimentales:
1) Cable de red 2m/persona.
2)***Seis tubos digitales de ocho segmentos.
3) CD4511 bloque integrado 6.
4) CD4060 bloque integrado 1.
5) 3 bloques 5) Bloque integrado 74HC390.
6) 74HC51 bloque integrado 1.
7) 4 bloques 7) Bloque integrado 74HC00.
8) 1 pieza de bloque integrado 74HC30.
Cinco resistencias de 10mω.
10) Resistencia 500Ω 14.
11) 2 condensadores de 30p.
12) Cristal de reloj 32.768k 1.
13) Zumbador 10 (por turno).
Tres. Pasos de diseño y cronograma
(1), modelo funcional, indicadores de diseño:
1. Visualización de horas, minutos y segundos.
2. Pueden ser 24 horas o 12 horas.
3. Tiene una función de corrección de tiempo, que puede corregir horas y minutos de forma independiente y adelantar horas en escuelas separadas. La fuente del reloj de cronometraje se puede ingresar manualmente o tomar prestada del reloj del circuito.
4. Tiene función de cronometraje. Comienza 10 segundos antes del cronómetro, el timbre suena durante 1 segundo y se detiene 5 veces.
5. Para garantizar una sincronización precisa y estable, el oscilador de cristal proporciona una señal de referencia de tiempo estándar.
(2).Requisitos de diseño:
1. Dibuje el diagrama de bloques de diseño general, explique de qué bloques relativamente independientes está compuesto el reloj digital y marque las relaciones mutuas entre los módulos. , así como la ruta de transmisión, la dirección y los cambios de frecuencia de la señal del reloj. Y explique el principio con palabras.
2. Diseñar el diagrama del circuito de cada módulo funcional y explicar el principio.
3. Seleccione los componentes apropiados, verifique y depure los circuitos de cada módulo funcional en el pan, diseñe y seleccione señales de entrada y métodos de salida apropiados durante la verificación del cableado. Al mismo tiempo, la señal de entrada y el método de salida deberían facilitar la prueba del circuito y la resolución de problemas.
4. Sobre la base de la verificación de cada módulo funcional, se dispusieron razonablemente los componentes y el cableado de todo el circuito y se depuró el cableado de todo el circuito del reloj digital. Requisitos de producción: Autoensamblaje, cableado, depuración y capacidad para detectar problemas, analizar problemas basados en principios, fenómenos y datos medidos, y resolverlos. Los problemas que los estudiantes resolverán incluyen problemas causados por fallas de componentes y placas de pruebas.
(3).Requisitos de contenido del informe de diseño:
1.
2. Indicadores de diseño.
3. Dibujar el diagrama de bloques esquemático del diseño y explicar el proceso de funcionamiento del diagrama de bloques y las funciones de cada módulo.
4. Lista de componentes.
5. Diseñe el proceso de fabricación, considere la relación entre los relojes y las señales de control, el orden de prueba y verificación, y escriba su propio flujo de trabajo.
6. Dibuje el diagrama del circuito de cada módulo funcional y explique los principios (como binario, conversión de 5 a 10, conversión de 10 a 6, selección y conversión de señal de acarreo de unidad a decimal), etc. ).
7. Dibuje el diagrama de cableado de diseño general (los bloques colectores se dibujan de acuerdo con su diseño real y las conexiones clave se dibujan por separado. Las líneas de datos del contador al decodificador y las líneas de datos del el decodificador al tubo digital El dibujo se puede simplificar, pero los pines del bloque integrado deben dibujarse de acuerdo con sus posiciones reales y marcarse con nombres)
8. y reloj digital fabricado.
9. Problemas y soluciones encontradas en el proceso de diseño, experiencias en el proceso de diseño de cursos y sugerencias sobre el contenido, métodos y requisitos del diseño de cursos.
IV.Métodos y medidas
1. El calendario electrónico estudiado en este tema es una aplicación específica de la tecnología de control por microordenador de un solo chip. El contenido principal de la investigación incluye los siguientes aspectos:
(1) Al seleccionar un chip de calendario electrónico, concéntrese en dispositivos con funciones prácticas, facilidad de uso, almacenamiento en un solo chip, bajo consumo de energía y resistencia a cortes de energía.
(2) En función del chip de calendario electrónico seleccionado, se diseñan el circuito periférico y el circuito de interfaz del microcontrolador.
(3) En términos de diseño de hardware, la estructura debe ser lo más simple, práctica y fácil de implementar posible, y el circuito del sistema debe ser lo más simple posible.
(4) De acuerdo con el diagrama del circuito del hardware, complete la soldadura del dispositivo en la placa de desarrollo.
(5) Basado en el circuito de hardware diseñado, se escribió el programa del microcontrolador para controlar el chip STC89C52.
(6) A través de la programación, compilación y depuración, el programa se descarga al microcontrolador para su ejecución y se realizan las funciones de este diseño.
(7) Al diseñar circuitos de hardware y programas de software, se consideran principalmente factores como mejorar la facilidad de uso de la interfaz hombre-máquina y facilitar la operación del usuario.
2. Demostración y selección del plan
Opción 1: utilizar una pantalla LCD LED, que tiene una potente función de visualización y puede mostrar una gran cantidad de caracteres. La pantalla gráfica es diversa y claramente visible, pero es costosa y requiere muchas líneas de interfaz, por lo que este diseño no utiliza una pantalla LCD LED.
Opción 2: Utilizar un tubo digital de matriz de puntos para la visualización. El tubo digital de matriz de puntos consta de ocho filas y ocho columnas de diodos emisores de luz y es adecuado para mostrar caracteres. Si mostrar números es un desperdicio y el precio es relativamente alto, entonces no es necesario mostrarlos.
Opción 3: Usar LCD. Si selecciona esta opción, el consumo de energía del sistema se reduce, lo que le permite funcionar con batería y ser portátil. Sin embargo, las pantallas LCD son caras, tienen circuitos de control complejos y son difíciles de usar. En resumen, los tubos digitales LED son más convenientes, pero los LCD pueden mostrar mejor los datos y la hora, por lo que la función se ha ampliado para utilizar cristales líquidos en lugar de tubos digitales.
3. Resumen de la experiencia de diseño:
(1) Los estudiantes deben diseñar el diagrama esquemático por función de acuerdo con el principio y el diagrama de pines del chip, y verificarlo paso a paso de acuerdo con a la secuencia de cableado.
(2) El fallo más común es el mal contacto.
a) Doble la dirección del pasador del bloque integrado con anticipación, alinéelo con el orificio metálico de la placa de pruebas y luego insértelo con cuidado.
b) La longitud de pelado del conductor es compatible con el espesor de la placa (ligeramente más corta que el espesor de la placa).
c) No exponga la parte del cable * del conductor a la placa de circuito para evitar cortocircuitos.
d) El cable debe insertarse en el centro del orificio metálico.
(3) Al realizar el cableado de acuerdo con el diagrama esquemático, primero debe garantizar un suministro de energía y una conexión a tierra confiables.
(4) Tenga en cuenta que los pines de control del chip deben estar conectados correctamente.
(5) Al verificar fallas, además de probar las señales de entrada y salida, preste atención a la fuente de alimentación, a tierra y a los pines de control.
(6) Preste atención a si la señal en el pin del chip es consistente con la señal en el zócalo de la placa (los pines del bloque integrado a menudo tienen mal contacto con la placa).
(7) Para facilitar las pruebas, la señal de 2 Hz se puede introducir directamente en los contadores de todos los niveles.
(8) Cuando se conecta a un circuito de sincronización, se pueden conectar entradas de señal analógica (como 1 Hz y 2 Hz). Después de que la señal de salida se conmuta correctamente, las señales de segundo acarreo y acarreo decimal se conectan al circuito de sincronización, y luego el circuito de sincronización las envía al contador de minutos y al contador de horas.
(9) Cuando la señal se conecta desde el circuito de sincronización, la señal de transporte original debe desconectarse.
4. El contenido principal de la investigación:
(1) El diseño del sistema incluye principalmente el diseño de la parte de pantalla y el módulo de reloj digital, el diseño de la interfaz de pantalla. Chip, chip de comunicación en serie y módulo de potencia a elegir.
(2) Diseño del software del sistema
(3) Depuración del sistema y prueba de resultados experimentales.
Resultados del diseño del verbo (abreviatura de verbo)
En todo el proceso de diseño, el aspecto del hardware diseñó principalmente el sistema mínimo del microcontrolador STC89C52, el circuito de interfaz DS1302, el circuito de interfaz DS18B20, el reloj despertador y Pantalla LCD. En términos de software, con la ayuda de datos de varios canales, diseñamos principalmente el programa de lectura de datos del calendario solar, el programa de conversión del calendario solar al calendario lunar, el programa de adquisición de temperatura, el programa de alarma y el programa de visualización de cristal líquido. La depuración del sistema se logra principalmente a través de una placa de desarrollo STC89C52 y luego con la ayuda de Keil, STC y varios circuitos periféricos construidos por mí.
Durante este proceso, la depuración paso a paso muestra la fecha y la hora del calendario gregoriano, así como la temperatura en tiempo real, algo que la depuración centralizada no puede hacer.
Efecto cíclico. El calendario perpetuo tiene las ventajas de una pantalla de lectura intuitiva, diversas funciones, un circuito simple y un bajo costo. Está en línea con la tendencia de desarrollo de los instrumentos electrónicos y tiene amplias perspectivas de mercado.
Principales referencias para los verbos intransitivos [3]
Su Ping. Principios del microcontrolador y tecnología de interfaz [M]. Beijing: Electronic Industry Press, 2006: 1-113.
Zuo Jinsheng. Electrónica y Tecnología Electrónica Analógica[M]. Beijing: Electronic Industry Press, 2004: 105-131.
[3]Ma Zhongmei, Ji Shunxin. Diseño de aplicaciones en lenguaje c de microcontrolador[M]. Prensa de la Universidad de Beihang, 2001
[4] Lou Ranmiao. Guía de diseño de cursos de microcomputadoras de un solo chip [M]. Beijing: Beihang University Press, 2007.7
[5] La microcomputadora de un solo chip Zhu Sirong realiza la conversión del calendario solar, el calendario lunar y la semana [Z]. . Red Electrónica Dangdang
Li Guangdi. Principios y aplicaciones de microcontroladores [M] Prensa de la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Beijing, 2004 [7] Wang Yueming. Diseño de relojes electrónicos [J]. Información científica y tecnológica de Heilongjiang, 2004
Observaciones:
[1] Tipo de tema: diseño de producto, diseño de proceso, diseño de esquema, etc.
[2] Fuente de temas: investigación docente, práctica productiva, práctica social, simulación, etc.
[3]Documentos de revista: número de autor. Título[J]. Nombre de la publicación, año, volumen (número): número de página. Literatura de libros: autores numerados. Título[M]. Lugar de publicación: Editorial, Año de publicación: Número de página.