Informe de propuesta sobre reloj electrónico

Propuesta de proyecto de graduación del estudiante

Nombre del proyecto Diseño de reloj electrónico basado en microcontrolador

Nombre xx

ID del estudiante xx

Clase de Información de Clase xx

Ingeniería de Información Electrónica Profesional

Departamento y Escuela de Ingeniería de Información

Instructor xxx

1. selección del tema

1 Propósito del tema

Los crecientes requisitos de la sociedad para el intercambio de información y el desarrollo gradual de altas y nuevas tecnologías han impulsado el desarrollo de los relojes electrónicos y su introducción en el mercado. para uso generalizado.

2 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 esta era de rápido desarrollo de la tecnología digital. El desarrollo y la investigación de relojes electrónicos también es una prioridad máxima en la era de la información actual, porque se puede utilizar en auditorios, lugares de entrenamiento, salas de enseñanza, lugares públicos y otros lugares en escuelas, agencias, empresas, tropas y otras unidades. Dijo que se utiliza en todos los rincones de la vida de las personas. Por tanto, el desarrollo de relojes electrónicos es lo que necesita el país, la sociedad y la gente. 3 Antecedentes del tema de investigación Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología ha ido pasando el tiempo, desde la observación del sol y los relojes de péndulo hasta el actual reloj electrónico, el ser humano ha seguido investigando y creando nuevos registros. Puede cronometrar el año, mes, día, hora, minuto y segundo, y también tiene varias funciones como compensación de año bisiesto. Además, DS1302 tiene una larga vida útil y un pequeño error. El reloj electrónico digital adopta una pantalla digital intuitiva, que puede mostrar simultáneamente información como año, mes, día, hora, minutos, segundos y temperatura, y también tiene funciones como calibración de hora. Este circuito utiliza el microcontrolador STC89C52 como núcleo, tiene un bajo consumo de energía y puede funcionar a un voltaje bajo de 3 V, y el voltaje se puede suministrar con un voltaje de 3 ~ 5 V. Este calendario perpetuo tiene muchas ventajas, como fácil lectura, visualización intuitiva, diversas funciones, circuito simple y bajo costo. Está en línea con la tendencia de desarrollo de los instrumentos electrónicos y tiene amplias perspectivas de mercado.

2. Contenido básico y principales problemas a resolver

1 El calendario perpetuo electrónico estudiado en este tema es una aplicación específica de la tecnología de control por microordenador de un solo chip. Los principales contenidos de la investigación incluyen. los siguientes aspectos:

(1) Al seleccionar un chip de calendario perpetuo electrónico, debe centrarse en dispositivos con funciones prácticas, facilidad de uso, almacenamiento en un solo chip, bajo consumo de energía y resistencia a cortes de energía.

(2) Diseñar el circuito periférico y el circuito de interfaz del microcontrolador según el chip electrónico de calendario perpetuo seleccionado.

(3) En el diseño de hardware, la estructura debe ser lo más simple, práctica y fácil de implementar posible, de modo que el circuito del sistema sea 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) Según el circuito de hardware diseñado, escriba el programa del microcontrolador para controlar el chip STC89C52.

(6) Mediante programación, compilación y depuración, descargue el programa al microcontrolador, ejecútelo y realice 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 un 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 componentes.

(5) El proceso de diseño y producción considera la relación entre los relojes y las señales de control, y escribe el proceso de trabajo en el orden de prueba y verificación.

(6) Dibuje el diagrama de circuito de cada módulo funcional y agregue la explicación del principio (como el principio de conversión de 2 y 5 a decimal, y la conversión de decimal a hexadecimal, unidades a decenas de bits). llevar selección y conversión de señal, etc.).

(7) Dibuje el diagrama de cableado de diseño general (el bloque integrado se dibuja de acuerdo con la posición de diseño real, las líneas de datos del contador al decodificador y las líneas de datos del decodificador al tubo digital están simplificados, pero el bloque integrado Los pines deben dibujarse de acuerdo con sus posiciones reales y marcarse con nombres)

(8) Describa los resultados de funcionamiento y las operaciones del reloj digital diseñado y producido.

(9) Resumen: problemas encontrados durante el proceso de diseño y sus soluciones, experiencia en el proceso de diseño del curso y sugerencias sobre diversos aspectos del contenido, métodos, requisitos, etc. del diseño del curso.

3 Ruta técnica

1) Recopilar y revisar información técnica relevante, digerirla y absorberla, integrarla, formar una variedad de soluciones, imaginar, analizar y seleccionar una solución más razonable.

2) Analizar y comparar los planos para realizar una elección, y diseñar el elegido.

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. Utilice un lenguaje con un alto grado de estandarización y buena portabilidad del programa para que el software desarrollado pueda trasplantarse para ejecutarse en diferentes entornos de hardware en el futuro.

5) Escriba la lista de programas original en un formato unificado y estándar para mejorar la legibilidad del programa.

4 Instrumentos y herramientas experimentales:

1) Fuente de alimentación de 5V (o caja experimental) para 4 personas.

2) 1 pieza de tabla de cuatro pruebas.

3) 2 osciloscopios (por turno)

4) 5 multímetros (por turno).

5) 1 par de pinzas.

6) 1 par de tijeras.

5 Dispositivos experimentales:

1) Cable de red 2 metros por persona.

2) ***6 tubos digitales negativos de ocho segmentos.

3) Bloque integrado CD4511 6 piezas.

4) 1 bloque integrado CD4060.

5) 3 piezas de bloques integrados 74HC390.

6) 1 pieza de bloque integrado 74HC51.

7) 4 piezas de bloques integrados 74HC00.

8) 1 pieza de bloque integrado 74HC30.

9) 5 resistencias de 10MΩ.

10) 14 resistencias de 500Ω.

11) 2 condensadores de 30p.

12) 1 cristal de reloj de 32.768k.

13) 10 timbres (por turno).

3. Pasos de diseño y cronograma

(1) Modelo de función, indicadores de diseño:

1. Mostrar horas, minutos y segundos.

2. Puede estar en formato de 24 horas o de 12 horas.

3. Tiene una función de ajuste de hora, que puede ajustar las horas y los minutos de forma independiente. Al ajustar los minutos, los minutos se trasladarán a las horas. La fuente del reloj de sincronización se puede ingresar manualmente o tomar prestada del reloj del circuito.

4. Tiene una función de informe de tiempo puntual comenzando 10 segundos antes del tiempo puntual, el timbre sonará durante 1 segundo y se detendrá 5 veces.

5. Para garantizar una sincronización precisa y estable, el oscilador de cristal proporciona la señal de referencia de tiempo estándar.

(2) Requisitos de diseño:

1. Dibuje un diagrama de bloques de diseño general para explicar los bloques relativamente independientes que componen el reloj digital y marque las interconexiones entre cada módulo. La ruta de transmisión de la señal del reloj, la dirección y los cambios de frecuencia. Y utilice texto para explicar los principios.

2. Diseñe el diagrama del circuito de cada módulo funcional y agregue la descripción del principio.

3. Seleccione los componentes apropiados, verifique y depure los circuitos de cada módulo funcional en el pan, diseñe y seleccione las señales de entrada y los métodos de salida apropiados durante la verificación del cableado y, al mismo tiempo, garantice la corrección del circuito, la señal de entrada y la salida. El modo debería facilitar la prueba del circuito y la resolución de problemas.

4. Sobre la base de verificar cada módulo funcional, haga un diseño razonable de los componentes y el cableado de todo el circuito, y realice la depuración del cableado de todo el circuito del reloj digital. Requisitos de producción: autoensamblaje, cableado y depuración, y capacidad para comprobar y encontrar problemas, analizarlos y resolverlos basándose en principios, fenómenos y datos medidos. 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 un 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. Diseñar y producir el proceso, considerar la relación entre los relojes y las señales de control, el orden de prueba y verificación, y anotar su propio proceso de trabajo.

6. Dibuje el diagrama del circuito de cada módulo funcional y agregue la explicación del principio (como el principio de conversión de 2 y 5 a decimal, 10 a 6 y las unidades a decenas. Llevar selección de señal y conversión, etcétera).

7. Dibuje el diagrama de cableado de diseño general (el bloque integrado se dibuja de acuerdo con la posición de diseño real y las conexiones clave se dibujan por separado. Las líneas de datos desde el contador hasta el decodificador y las líneas de datos desde el decodificador al tubo digital se puede simplificar el método de dibujo, pero los pines del bloque integrado deben dibujarse de acuerdo con sus posiciones reales y marcarse con nombres)

8. Reloj digital diseñado y producido.

9. Problemas encontrados durante el proceso de diseño y sus soluciones, experiencia en el proceso de diseño del curso y sugerencias sobre diversos aspectos del contenido, métodos, requisitos, etc. del diseño del curso.

IV.Métodos y medidas

1. El calendario perpetuo electrónico estudiado en este tema es una aplicación específica de la tecnología de control por microordenador de un solo chip. Los principales contenidos de la investigación incluyen los siguientes aspectos:

(1) Al seleccionar un chip de calendario perpetuo electrónico, debe centrarse en dispositivos con funciones prácticas, facilidad de uso, almacenamiento en un solo chip, bajo consumo de energía y resistencia a cortes de energía.

(2) Diseñar el circuito periférico y el circuito de interfaz del microcontrolador según el chip electrónico de calendario perpetuo seleccionado.

(3) En el diseño de hardware, la estructura debe ser lo más simple, práctica y fácil de implementar posible, de modo que el circuito del sistema sea 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) Según el circuito de hardware diseñado, escriba el programa del microcontrolador para controlar el chip STC89C52.

(6) Mediante programación, compilación y depuración, descargue el programa al microcontrolador, ejecútelo y realice 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. Argumento y selección del plan

Opción 1: Usar pantalla LCD LED La pantalla LCD tiene una potente función de visualización y puede mostrar una gran cantidad de texto. diverso y claro, pero es costoso y requiere muchas líneas de interfaz, por lo que no se utilizan pantallas LCD LED en este diseño.

Opción 2: Utilice una pantalla de tubo digital de matriz de puntos. El tubo digital de matriz de puntos está compuesto por ocho filas y ocho columnas de diodos emisores de luz. Es más adecuado para mostrar texto. números, será un desperdicio y un costo excesivo. También es relativamente alto, por lo que no se usa como pantalla.

Opción 3: Usar pantalla LCD Si eliges esta opción, el consumo de energía del sistema se reducirá, de modo que pueda funcionar con baterías y sea fácil de transportar. Sin embargo, los monitores LCD son relativamente caros y tienen circuitos de conducción complejos, lo que los dificulta su uso. En resumen, los tubos digitales LED son más convenientes, pero los cristales líquidos pueden mostrar mejor el tiempo de los datos, por lo que la función extendida es reemplazar los tubos digitales con cristales líquidos.

3. Resumen de la experiencia de diseño:

(1) Se requiere que los estudiantes diseñen el diagrama esquemático por función según el principio y el diagrama de pines del chip, y lo verifiquen paso a paso de acuerdo con a la secuencia de cableado.

(2) El fallo es propenso a un mal contacto.

a) Doble previamente la dirección del pasador del bloque integrado para alinearlo con el orificio metálico de la placa de pruebas y luego insértelo con cuidado.

b) La longitud de pelado de los cables debe ser compatible con el grosor de la placa (un poco más corta que el grosor de la placa).

c) La primera parte del cable no debe quedar expuesta en la placa 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 asegúrese de que el suministro de energía y la conexión a tierra sean confiables.

(4) Tenga en cuenta que los pines de control del chip deben estar conectados correctamente.

(5) Además de probar las señales de entrada y salida al verificar fallas, preste atención a la fuente de alimentación, la conexión a tierra y 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 y la placa a menudo tienen mal contacto).

(7) Para facilitar las pruebas, la señal de 2 Hz se puede ingresar directamente a los contadores en todos los niveles.

(8) Al conectar el circuito de calibración de tiempo, puede conectar la entrada de señal analógica (como 1 Hz y 2 Hz) para probar la conmutación de la señal de salida correctamente, luego conectar las señales de segundo acarreo y acarreo de minutos al circuito de calibración de tiempo y luego conecte las salidas del circuito de sincronización al contador de minutos y al contador de horas.

(9) Al conectar la señal del circuito de comparación de tiempo, se debe desconectar la señal de transporte original.

4. El contenido principal de la investigación de selección de temas:

(1) El diseño del sistema incluye principalmente el diseño de la parte de la pantalla y el módulo del reloj digital, la selección del chip de interfaz de la pantalla y el selección de chip de comunicación serie, selección de módulo de potencia.

(2) Diseño del software del sistema

(3) Depuración del sistema y prueba de resultados experimentales

5. Resultados del diseño

A lo largo del Durante el proceso de diseño, en términos de hardware, diseñamos principalmente el sistema mínimo del microcontrolador STC89C52, circuito de interfaz DS1302, circuito de interfaz DS18B20, reloj despertador y pantalla LCD, en términos de software, diseñamos principalmente el programa de lectura de datos del calendario solar, solar; programa de conversión de calendario, programa de adquisición de temperatura, programa de alarma y programa de visualización LCD; la depuración del sistema se logra principalmente a través de una placa de desarrollo STC89C52 y con la ayuda de Keil, STC y algunos circuitos periféricos construidos por mí mismo en este proceso; la depuración paso a paso muestra que la fecha y la hora del calendario gregoriano, así como la temperatura en tiempo real, no se cumplieron durante la depuración centralizada. No se lograron los resultados esperados. Este calendario perpetuo tiene muchas ventajas, como pantalla de lectura intuitiva, diversas funciones, circuito simple y bajo costo. Está en línea con la tendencia de desarrollo de los instrumentos electrónicos y tiene amplias perspectivas de mercado.

6. Referencias principales [3]

[1] Su Ping. Principios y tecnología de interfaz de microcomputadora de un solo chip [M] Beijing: Electronic Industry Press, 2006: 1-. 113.

[2] Zuo Jinsheng. Electrónica y tecnología electrónica analógica [M]. Beijing: Electronic Industry Press, 2004: 105-131.

[3] Ma Zhongmei, Ji Shun Xin. Diseño de programas de aplicación en lenguaje C para microcomputadoras de un solo chip [M]. Beihang University Press, 2001

[4] Guía de diseño de cursos de microcomputadoras de un solo chip [M]. University Publishing House, 2007.7

[5] Zhu Sirong. 51 microcomputadora de un solo chip realiza la conversión del calendario gregoriano, el calendario lunar y la semana [Z]. ] Li Guangdi Principio y aplicación de la microcomputadora de un solo chip [Z]. Beihang University Press, 2004[7] Wang Yueming. Diseño de relojes electrónicos [J]. >Observaciones:

[1] Tipo de tema: diseño de producto, diseño de proceso, diseño de esquema, etc.

[2] Fuente de temas: docencia e investigación científica, práctica productiva, práctica social, simulación, etc.

[3] Documentos de la revista: Número de autor. Título [J]. Nombre de la revista, año, volumen (número): Número de páginas iniciales y finales del libro: Número de autor. Lugar de publicación: Empresa publicada, año de publicación: números de página inicial y final.