【正文】 東 華 理 工 大 學 長 江 學 院畢 業(yè) 論 文題 目 基于51單片機的語音電子時鐘系統(tǒng)英文題目 The design of digital voice clock system based on 51 MCU 摘 要單片計算機既單片微型計算機。由RAM,ROM,CUP構(gòu)成，定時，計數(shù)和多種接口與一體的微型控制器。他體積小，成本低，功能強，廣泛應用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。而51 系列單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次畢業(yè)設計通過對它的學習，應用，從而達到學習，設計的能力。本文以AT89C51單片機為核心，將時鐘集成芯片DS1302產(chǎn)生的時鐘信號送入單片機，由六位數(shù)碼管動態(tài)顯示；采用不斷查詢單片機存儲的作息時間的方法，利用語音芯片播放音樂，同時采取定義三個按鍵及軟件控制的方式，實現(xiàn)快速校時和整點報時功能；硬件部分介紹時鐘集成芯片DS1302以及時鐘信號模塊、HY1系列語音芯片以及自動控制打鈴模塊、直流電源模塊、單片機AT89C51及動態(tài)顯示模塊；軟件部分主要介紹設計思路及主程序以及各模塊程序流程圖。關鍵詞：數(shù)字時鐘； 單片機； 時鐘集成芯片； 語音芯片ABSTRACTA monolithic puter is single chip microputer. By RAM, ROM, CUP, timing, counting and multiple interfaces and the integration of the micro controller. He has the advantages of small volume, low cost, strong function, widely used in smart industries, and industrial automation. And 51 Series SCM is the most typical and the most representative one. The graduation design through the study, application, to achieve the study, design ability.The article used the microcontroller AT89C51 as the core, clock signal that was produced by clock integrated chip DS1302 will be bring into the SCM, and are dynamic display by six LED. By the method of continuously query schedule time which was stored in SCM, using voice chip play music, simultaneously, by defining three keys and taking the control of software, the system acplish the function of rapidly setting time and broadcasting time when the clock reach the whole point. Hardware section describes clock integrated chip DS1302 and clock signal module, HY1 series of voice chip and automatic control of the ring module, DC power module, microcontroller AT89C51 and dynamic display module. Software section mainly introduces the ways of design and flow chart of the main program and module program. Key words: digital clock。 SCM。 clock integrated chip。 voice chip目 錄摘 要 IABSTRACT I目 錄 1緒 論 21. 系統(tǒng)的總體設計 3 系統(tǒng)設計要求 3 系統(tǒng)設計總方案 32. 系統(tǒng)的硬件設計 6 時鐘電路模塊 6 校時模塊 10 整點報時模塊 11 數(shù)碼管顯示模塊 11 音樂打鈴模塊 15 AT89C51的外設電路 17 直流電源電路 223. 系統(tǒng)軟件設計 24 軟件設計思路 24結(jié) 論 28效果展示圖： 29致 謝 30參考文獻 31附錄1 32緒 論數(shù)字時鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)時、分、秒顯示的計時裝置，廣泛用于個人家庭、車站、碼頭等場所，成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚谋匦杵?。由于電子時鐘采用了石英技術，因而走時精度高、穩(wěn)定性好、使用方便、不需要經(jīng)常調(diào)校。與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命。數(shù)字電子時鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用數(shù)碼管LED代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示時間的功能，還可以進行校時。故鐘表的數(shù)字化給人們的生活帶來了極大的方便。然而隨著電子技術的飛速發(fā)展以及人們的生活水平不斷的提高，人們對于時鐘的要求不僅僅在于簡單的計時，更趨向多功能的數(shù)字時鐘。比如鬧鐘功能、日歷顯示功能、溫度測量功能、溫度計量功能、自動報時等功能。在自動控制工程中常常用到時鐘。比如，上下課鐘聲是按特定的作息時間鳴響的；某些自動門有定時開閉的要求。在很多實際應用中，只要對數(shù)字時鐘的程序和硬件電路加以一定的修改，便可以實現(xiàn)對應的功能。因此研究數(shù)字時鐘及其應用，有著非?，F(xiàn)實的意義。近年來由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機具有功耗低、體積小、控制功能強、擴展靈活、價格便宜、使用方便等優(yōu)點，促使單片機被廣泛的應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化以及過程控制等領域。本文的語音電子時鐘正是以單片機為核心，時鐘集成芯片、語音芯片、數(shù)碼管等元件組成。通過對數(shù)字時鐘的硬件電路以及對單片機的軟件控制，使得設計的電子時鐘實現(xiàn)整點報時、快速校時等功能。因而基于51單片機的數(shù)字語音電子時鐘具有硬件結(jié)構(gòu)簡單，所需元件較少，實用性更強。1. 系統(tǒng)的總體設計 系統(tǒng)設計要求本課題的設計要求和技術指標：、分、秒計時，6位數(shù)字顯示功能；；；，設計一個長江學院作息時間自動打鈴器。 系統(tǒng)設計總方案根據(jù)系統(tǒng)的設計要求和技術指標，基于時鐘電路、顯示電路、自動控制打鈴電路等問題，考慮到三個設計方案：方案一：選用TTL、CMOS電路實現(xiàn)，主要包括晶體振蕩器電路、分頻器電路、時間計數(shù)器電路、七段譯碼驅(qū)動電路、LED數(shù)碼管顯示電路、校準電路。這鐘設計方案主要靠硬件電路和準確計算元件參數(shù)來達到設計要求，因此，電路使用分立元件較多、靈活性小、電路復雜、調(diào)試困難、集成度較低等缺點。方案二：選大規(guī)模時鐘集成芯片LM8361搭建時鐘電路，用存儲器RAM6264作譯碼器，設計作息時間自動打鈴器。該設計方案采用的專門時鐘集成芯片LM8361是一種動態(tài)共陰屏幕具有性能穩(wěn)定、走時功能、定時功能和睡眠功能?？梢允褂?0或60hz頻率作為數(shù)字鐘的基準頻率。但此芯片不易購買。雖然使用元件較少，但是線路復雜，也主要依靠硬件電路實現(xiàn)功能，計算量較大。方案三：選用51系列單片機為核心元件，由時鐘電路、顯示電路、直流電源電路等模塊組成語音電子時鐘系統(tǒng)。通過簡單的硬件電路和51單片機軟件控制的方法完成系統(tǒng)的設計要求。由于時鐘的實現(xiàn)大部分是由軟件的編程來實現(xiàn)的，因此沒有前兩種方案的硬件的束縛。而且只要對數(shù)字時鐘的硬件電路和程序加以一定的修改，就能實現(xiàn)更多功能的數(shù)字時鐘的設計。綜合上述三種設計方案的比較，基于成本等元素的考慮，本文采用方案三。根據(jù)系統(tǒng)的設計要求，采用單片機AT89C51作為控制器件，本系統(tǒng)的設計主要包括時鐘電路模塊、校時模塊、整點報時模塊、數(shù)碼管顯示模塊、音樂打鈴模塊，該系統(tǒng)框圖如圖11所示： 控制器件 AT89C51 校時模塊 數(shù)碼管顯示模塊整點報時模塊 時鐘電路模塊 DS11302 音樂打鈴模塊 HY1直流電源模塊圖11 系統(tǒng)原理框圖：用于實現(xiàn)快速設置時、分的值。：當分值計滿60時，通過蜂鳴器發(fā)出響聲。：用于產(chǎn)生時鐘信號，且將時鐘信號送入單片機處理。：六位數(shù)碼管動態(tài)的顯示時、分、秒。：依照作息時間，在特定的時間到達之時播放樂曲。 時鐘電路方案方案一：通過軟件方式實現(xiàn)時鐘電路。在單片機內(nèi)部存儲時鐘的時、分、秒信息。利用定時器與軟件結(jié)合的方式，實現(xiàn)1秒定時中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲器相應的秒值加1；若秒值達到60，則將其清零，并將相應的分值加1；若分值到達60，則分值清零，并將時值加1；若時值達到24，則將時值清零。由于每次執(zhí)行程序時，定時器都要重新賦予初值，所以該時鐘精度不高。方案二：采用專門時鐘電路集成芯片DS1302，該芯片內(nèi)部采用石英晶體振蕩器，能夠提供更加精確的時間信號。還有一個月小與31天時自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。為了保證時鐘在突然掉電情況下仍能正常工作，芯片采用了雙電源供電，以備隨時提供正確的時間，且該芯片價格便宜?；谏鲜鰞煞N方案的比較，本文采用時鐘電路集成芯片DS1302，即方案二。方案一：數(shù)碼管LED工作在靜態(tài)顯示方式時，其公共端接到一個固定的電平，其特點是每個數(shù)碼管的段選必須接一個8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。當送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方式的優(yōu)點是占用CPU時間少，顯示便于監(jiān)測和控制。缺點是在LED的位數(shù)比較多時，會占用大量的I/O，硬件電路比較復雜，成本較高。方案二：數(shù)碼管LED工作在動態(tài)顯示方式時，所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。這種方式的優(yōu)點是即使LED的位數(shù)較多時硬件電路也較簡單、只需要占用一組I/O。通過兩種方案的比較，本文采用數(shù)碼管的動態(tài)顯示方式，即方案二。2. 系統(tǒng)的硬件設計 時鐘電路模塊 時鐘電路硬件連接圖時鐘芯片DS1302的XX2腳構(gòu)成一個時鐘電路，Vcc1接+5V的電源，Vcc2接+3V的電池，作為備用電源。與單片機AT89C51的連接僅需要三條線：SCLK串行時鐘引腳、I/O串行數(shù)據(jù)引腳、復位/片選RST，、。具體連接圖如圖21所示： 圖21 時鐘電路DS302的硬件圖 時鐘電路模塊工作原理選用串行接口時鐘芯片DS1302來設計時鐘電路，該時鐘電路以單片機AT89C51為控制元件，以DS1302為計時芯片，構(gòu)成時鐘電路。而且DS1302與單片機僅需要三個線，節(jié)省了接口資源。為了保證芯片安全的工作，分別在SCLK、 I/O、/RST接上上拉電阻來限流。由于Vcc2接有備份電源，所以即使在斷電后也不會丟失時間和數(shù)據(jù)信息，保證繼續(xù)工作。 時鐘芯片DS1302(1) 功能特性描述DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，～。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出