基于辉光数码管的时钟设计

MostcommonelectronicclockUSEStheLEDdigitaltubeordotmatrixdisy,thispapermakeuseofaglowtubedisyelectronicclock.Glowtube,theproductofthe1980s,thedevelopmentofelectronictechnologytowitnessoneofbelievemanyyoungfriendsknewlittle,evenhaveneverseen.Howeveristheancientdeviceisclosetoshutdown,itmakespeoplewhohadseenhercan'tforgetthedisyeffect,50yearsagobegantosighofcreatingsuchfullofart.Inordertolettheoldandfulloficbreathdeviceofwasteheat,thisdesignisbasedon51 putercontrol,withtheancientglowtubeasadisydevice,throughreal-timecalendarclockchipDS1302tocompletethebasicfunctionoftheclock.Bringnaturalamorousfeelingsiscontracted,asiftubeagain,donothavelastingappeal.Makefinishedpowerunder5w,putitonthedeskinthehome,namelybeautifulanddoesnotlosethesenseofscienceandtechnology,andispractical.MCU;GlowTube;Electronic 第1章绪 研究背景及意 国内外研究现 本文设计内 本章小 第2章设计方案及元件选 主要元器件介 辉光数码 DS1302时钟..............................................................................................74HC595器 电源34063元 单片 LM2596开关电压调节 电路设计方 降压电路的选 升压电路的选 本章小 第3章硬件设 电路设 PCB设计及布线 电路板焊接与测 12V直流降5V直流稳压电 12V直流升180V直流稳压电 单片机应用系统焊接测 本章小 第4章程序设计部 DS1302时钟控制程 按键功能检测程 延时程序的应 主程序文件 本章小 第5章实验调试与结果分 代码烧写测 按键功能测 结果及分 功能调 总 参考文 致 121世纪以来,在全球迅速发展的微电子技术,致使辉光数码管慢慢失去了从前的光辉,但是辉光数码管了电子科技的发展,而年轻的一代对它了解极少,甚至从没见过。面对于这个停产的古老元件,所有见过它发光的人都无法忘记,不禁感叹60年前的创造艺术感是多么强烈。我们为了让这美好的事物继续发挥它的光芒,51单片机控制的电子设计,用辉光电子管显示时钟,基本的时钟功能通过常见的时钟来实现。在本文中,系STC12系列单片机的内部结构进行介绍,程序算法的设计与调试,为单片机的开发使21世纪以来,新兴的微电子科技以及发展繁荣大规模集成电路,以及计算机科学在社会嵌入式应用系统伴随着半导体技术的发展,以及移动互联网(Internet),虚拟现实(VR)8C51STM32,再到现在的64位单片机,其发展历程引起广大电子者的注目。单片机功能变得越来越强大,价格的事物继续发挥它的光芒,用辉光电子管显示时钟,基本的时钟功能通过常见的时钟来实现。仿佛又回到50年前那个充满古典美好的真空电子管年代。制作好的成品功率在5W以下,把它摆在家里的书桌上,即美观又不失科技感,而且具有实用性。本辉光数码管显示时钟是由单片机(STC12C5A)为控制大脑,DS1302时钟和QS-30-1KeilC51AltiumDesigner软件进2直流稳压电路,74HC149时间编码显示电路,DS1302时钟电路,STC12单片机应用系统,12V升5V直流稳压电路。本章会对设计中使用到的主要元器件进行介绍说明。2-1辉光数码管封装外形一般分为立式和卧式两种,本文采用的是立式的辉光电子数码管60年代即真空电子时代的伟大发明,它的内部有数字或者符号,通过光电效应激发灯丝发出辉光。然而微电子技术的发展,新型发光器件半导致价格不菲,已经成为一种稀缺品。因此将辉光管和电子科技结合起来,做出的炫酷的时钟图2-2辉光数码管外 图2-3辉光管发2-1达拉斯公司生产的低功耗涓流可充电时钟DS1302,在其内部安置一个31个字节静态RAM以及实时时钟/日历数据,单片机可以使用简单的串口通信方式就能与它信息使用AM/PM指示时钟编程实现。DS1302与单片机同步串行通信只用数据线(I/O),复位字符组编码对时钟/RAM进行写/读数据操作。在保持数据和时钟信息时,DS1302工作能耗低,功率低于1mV。 DS1302引脚功能描 DS1302引脚排在以上的引脚功能描述中,VCC2是的主电源,主要由控制电路供电,时钟行比较,0.2V时,主电源供电。当主电源略小于后备电源的时候,选择备用电源供电。的振荡源在外部,用X1和X2引脚接晶体地址编码写入移位寄存器;RST控制。RST输入被拉高,时钟数据传送进行初始化,DS1302进行读写控制。当传送时RST被拉低,则数据传送,I/O数据线也置于高阻态。重新上电,VCC端大于2伏前,RST须置为低电平的状态才正确工作。RST要拉高,首先要把SCLK置低。单片机与时钟进行数据传输时,第一步是单片机对电路发出打开1302令,这D61RAM数据,D60D5-D1控制,最低位D0的作用是读写操作的控制,1运行读操作,0允许写操作。择单字节传送方式,首先时钟要传出一个8位的编码命令。然后输入信息,要在接下来2个脉冲周期上升沿进行,而输出信息,8个脉冲周期下降沿进行。内部寄存器,与RAM密切有关的大致可分成两类:31个,8位字节内数据。另一类型为RAM寄存器突发型,用户直接使用这类寄存器,对所有的31个字节的RAM完成读、写操作。VCC1的使用,备用电源可以用纽扣电池,也可以是大容量超级电容。即使时钟在主电源掉电后的功耗微小,却要求时钟长时间运行,最好的方法是使用充放电回路。但是如果断电时间很短,用小电解电容器就能满足需要。100F的小电容就可能够让时钟工作一小时。注意,第一次上电,必要进行初始化处理。初始化工作完成74HC595是使用硅材料。内部集成CMOS器件兼容TTL电路[1]。器件由一个单元和8位移位寄存器组成。在内部电路集成三态输出功能。寄存器和器采用不同的周期信号。数据传送入移位寄存器,在SCK的正脉冲上升沿进行,数据移入到寄存器,RCKRCKSCK连起来输入相同周期信号,RCK都SCK慢一个周期信号。MR(低电平有效),串行输入端SI,和可与级联的串行输出端DH’。并行8位输出的寄存器,当拉低使能端G,寄存输入后,改成并行输出。这种功能在控制一个8位数码管,有利于避免显示闪烁现象。 DA-八位并行输出端,可直接控DH’DA-八位并行输出端,可直接控DH’9595SISI14MR10主复位（低电平有效RCK12SCK11 13高电平输出（高阻态VCC16GND8地74HC595 特别说明,74HC595的引脚SCK产生上升沿(数据移入)和RCK产生的上升沿(数据输出)在工作时互不干扰,即数据的移入和输出工作能够同时进行,是两个独立过程。把MR拉高,SCKRCK脉冲上升沿时,数据送到并行端口。G作为使能端,G拉低时,使能输出,因此是低电平有效。根据74HC595的工作时序,我们可以的出以下一个真值表(表2-1074HC595真值表)。相关说明表中如下图：GxxLLxLx↑LLxLLxxHLxLZ↑xLHHx↑LHx’↑↑LHx’前面已经提到,17012伏的直流电源。这就要求设计专门的辉光管驱动电路,本是通过使用MC34063开关型进行电路设计,该价格便宜,电路设计简单而且工作效率足以满足工业需求,因此在生产中的到到广泛使用。内部集成于DC-DC变换控制电路是单片双极型线性的。片内还含一个可控振荡器,大电流输出开关和驱动器,温度补偿带隙基准源,最大输出电流为1.5安。MC34063构成开关式升/降压变换器,和电源反向器在电路中用到的元件很少MC34063特点MC34063CT上接个定时电容,这个电容通过不断充放电,产生振荡波形供内部电流限制功能是如何实现的?在的7脚和6脚(即VCC)之间我们接入了一个检测电动电路首要选择。开关电源有斩波式,3种电压变换方式,本设计采用表2-6引脚及原理1123CT4GND56VCC78图2-7引脚及原理为了对DS1302输出的时钟信息进行处理,然后让辉光数码管显示,我们需要用到单片机,完成设计各种需求。在满足设计的条件下,STC12C5A60S2这一款高性价比其内部专门针对电机控制,强干扰场所集成复位电路。STC12系列单片机比51系列单STC12STC12C5A60S2单片机中包含处理器(CPU),数据器(SRAM),程序器(Flash),UART串口I/O接口,串口2,高速A/D转换,SPI通口,定时/计数器,PCA,看门狗及R/C振荡器和外部晶体振荡时钟电路等模块[4]。单片机片上系统完整,因为它内部集成了数据和控制中用到的单元模块。 STC12系列的最小系统由晶振电路,2-15所示,晶振电路中要注意空处理。当选择的是外部振荡源,要求外部晶振的振荡频率要大于33MHz。而选取的石英不协调,3泛音晶体。而在复位电路中,要明白的知识点是第二复位功能,这个接与地相连,不再需要C1。 STC12C5A60S2系列单片机最小系统在对单片机程序控制程序进行编写时,STC单KeilC51,而且在建立工程文件的时候,STCIn8052等使 STC12C5A60S2系列单片机编译器工程文件选择载功能。何为ISP功能？它的意思是用户在对单片机进行烧写程序时，并不需要再去价格昂贵且单一系列的编写器，而是直接使用用户系统就能实现单片机的烧录。这种编完成。这种功能得到了社会广泛认可。整个功能过程是程序在以上KeilC51软件中编写生成了HEX文件时,选择ISP烧写器,将该文件烧录进处理器中。登 这个地址,在专栏找到与用户电脑系统匹配ISP软件,像其他软件一样解压安装包,为了极大地保护知识,STC公司对所有的单片机都进行了加理。新的不出合法的指令,进行软件复位回到用户程序区。反之,检测到合法命令,就开始对如果电路板上的单片机上的P3.0,P3.1CH340烧写器。CH340烧可以程序”按钮完成程序烧写工作。 步骤5:按下“Download/”,把用户的程序代码(HEX文件)烧进MCU,重复步骤5,上电复位。在这里还要强调步骤,一定是先按下“”再上电复位。如果不这么做,程序关于单片机与电脑的硬件连接，本 PC/电脑GND(COMPort CH430烧写LM2596系列开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路,3A的驱动电流。LM25963.3V系列,5V系列,12V系列。而可调电压输出系列中,只要输出电压小于37V,都能够通过电路设计配合其他元器件满足。够使用小规格的滤波元件,这个优势是低频开关调节器所没有的。在电路的设计中,LM2596只用到4个元件,用到的电感也是常见的标称电感,使得开关电源设计更加 LM2596在开关电源设计应用方面得到广泛使用的原因有很多。如在固定输入电压和[7]。而要实现外部断电,更加简单,80微安的小电流就能实现。LM2596还具有过流170V以上的高压，所以，需要在本设计中，至少要设计12V5V12V170V流电路等等。在本LM2596设计一个降压 电流，F=开关频率（为固定值150KHz）

(1R2

Vref1.23V,在R1的范围为2401.5。选择一个高精度的低阻值电阻, R(Vout 2电感的选择

1通过以下计算电感电压与微妙的乘积ET

) Vout

(Vus

150

其中Vsat为内部开关饱和电压，且

1.162-22电感选取表中,横坐标表示ET的值,纵坐标表示允许通过负载的最大电流。我们要根据以上分别取得横坐标和纵坐标的交点。 PCB设计图中,电容要靠近IC,布线要短。避免选取大于820uF的电容。其他元件造成冲击造成失灵影响,所以需要在输入端和GND之间接上一个电容,这个电容叫PCBIC。旁路电容一般选取铝电解电容或者吸纳二极管的选择（D1IC相同。输出端过载或电路也是吸纳二极管需要面对的恶劣环境。 Cin

I

Rsc（限流电阻）：

II I C0(滤波电容)0C I00Vpp（波纹系数

(VoVfViminVimin

:R1 R2VV4.7

1.25本章介绍了辉光管时钟显示设计中用到的主要元器件及，对它们的使用方法进行个是12V直流转180V直流稳压电路。在电压转换电路中，提供了元件的取值和3电路设计

图3-4输入电压实 图3-7输入电压实 图3-8输出电压实3-10PCBPCB时，要注意以电气标准为依据，4程序设计采用的软件已文有所介绍,是Kil51用了模块化编程的思想。在实际工作生产中,面对于一个相对复杂或者庞大的工程,往往意味着需要以多人组成的项目小组,,这就要求一个人独自编写这个模块的程序以及通过编译,而且还要写接口程序方便其它模块调用。最后,项目对各成员编写好的模块放进同一工程文件下进行组合调试。这种庞大的嵌入式系统工程要求程序必须模块化。程序模块化优点不仅体现在分工协作,还有助于程序的调试迭代。程序结构划分清晰,使代码可读性升高,程序模块化设计的简单概述模块会有一个.h头文件和一个.c文件。这个模块接口定义放在头文件(.h)中以static在.c文件中,对模块使用的全局变量和函数进行定义;特定硬件所对应的底层驱动程序模块 DS1302时钟控制程先，我们应该写好DS1302接口文件，即头文件，如下所示。

#include ucharread_ds1302ram(ucharadd);void*文件描述：DS1302时钟使用C文*2017-04- #include

//秒 月 //30 //55 //23 //17 //04 //2017 2017/12/31,23时55分30秒星期unsignedchar #include"Delay.h"sbitsbitunsignedcharunsigned 按下两个键。所以可以先按住B键再按住A unsignedunsignedchar{unsignedcharunsign