单片机课程设计---基于STC89C52的旋转LED时钟.docx

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1、题目名称基于STC89C52的旋转1ED时钟一、课程设计的内容用STC89C52单片机制作一测温仪旋转1ED时钟：1 .设计并绘制硬件电路图；2 .焊接好元器件；3 .编写程序并将调试好的程序固化到单片机中。二、课程设计的要求与数据单片机采用STC89C52芯片，时钟芯片采用DS1302。用电机带动驱动板旋转系统上电后，驱动板的1ED将会在电机带动下动态扫描出时钟画面，并且可以用红外遥控调时。三、课程设计应完成的工作1 .完成软件、硬件的设计，并进行硬件的焊接制作，并将调试成功的程序固化到单片机中，最后进行硬件与软件的调试；2 .撰写设计说明书。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日

2、期1硬件、软件设计宿舍12月26日2焊接电路板宿舍12月27日至28日3软件、硬件调试宿舍12月29至1月2日4撰写说明书宿舍1月3日至5日5答辩工3-3171月7日五、应收集的资料及主要参考文献谭浩强.C语言程序设计（第二版）。北京：清华大学出版社，1999年12月广东工业大学课程设计任务书1摘要4一、课题设计的要求及目的51.1 设计要求51.2 课程设计目的5二、设计方案5三、系统框图与工作原理83.1 单片机系统工作架构83.2 系统工作原理10四、设计元器件说明104.1 P1CCSTC89C52RC简介104.2 74HC573芯片与光电传感器简介124.3 红外简介134.4 D

3、S1302、1M7805芯片简介154.5 1ED动态显示原理17五、系统硬件电路设计18六、系统软件设计196.1 单片机解码红外信号程序196.2 单片机读写DS1302程序226.3 自适应转速256.4 数字显示模式266.5 指针显示模式26七、总结与体会27八、参考文献27附录A完整源程序28附录B实物图41旋转1ED钟，在国外一般称为“螺旋桨时钟”(ProPe11erCk)Ck),是利用“视觉暂留”原理制作而成。将单片机控制的1ED流水灯设备稍作改进，让它动起来，就能神奇地显示各种字符或图案，其效果如浮在空中一般。旋转1ED显示是利用机械转动动态扫描代替传统逐行扫描方式，显示屏其

4、实质就是与机械转动配合起来的动态扫描显示技术。本设计利用高速旋转中控制1ED灯的亮灭，进行字符的显示，控制器采用STC89C52单片机，借助人的视觉暂留效果，通过1ED灯的机械扫描方式来显示各种字符和图像。1ED旋转时钟正是基于机械转动动态扫描技术，以及人的视觉暂留效果做成的，它主要包括单片机STC89C52、时钟芯片DS1302、光电耦合器件等。我们做的这个时钟具有两种显示模式：一种是字符式数字显示模式，可在一个屏上显示年月日和时分秒信息；另一种是指针式模拟显示模式，可仿真指针式钟表显示时分秒信息。同时还设有红外遥控功能，可通过遥控器改变显示模式和调整时钟的时值。关键词：视觉暂留旋转时钟动态

5、扫描一、课题设计的要求及目的1.1 设计要求（1）驱动板在电机的旋转带动下能够显示时钟画面，并能够自动计时。（2）由于电机工作电压，环境因素的影响下，电机转速不稳定使时钟画面不稳定，所以要求程序能够自适应调整转速，使时钟画面基本稳定不变。（3）要求能够通过红外遥控实现数字时钟和指针时钟2种模式间转换（4）要求能够通过红外遥控设置时间。1.2 课程设计目的（1）训练正确地应用单片微机，培养解决工业控制、工业检测等领域具体问题的初步能力。（2）该设计熟悉单片微机应用系统开发、研制的过程，软硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤。（3）提高学生理论与实践结合的能力，将理论知识运用到实践中来，能更好的

6、掌握课本理论知识。二、设计方案（1）供电方式选择1、常见的供电方式根据调查的结果，指针板的供电方式一般有以下三种：1）自感应发电这种方法，就是从驱动板上引出导线，接入到电机内部绕在转子上，电机旋转时该导线切割磁场产生感应电动势，经过整流后作为指针板上的电源。A、这种方式的优点是：设计很巧妙，无机械磨损。更巧妙的是，由于感应出来的电动势是交流的，所以可以利用该过零信号来定位，不必另外准备定位信号了。B、这种方式的缺点是：提供的电流有限，只能适合1ED较少的旋转时钟，当1ED数量较多时，需要更多的电流，这种方式就不能满足了。其次，这种方式要对电机本身进行改造，也有一定的难度。并不是所有的电机都适合

7、这种改造。而且这种改造可能会给电机带来损害。另外还有一个问题，就是这种方式，只有在电机旋转时才能发电给驱动板供电，一旦停止转动，供电也就无以为继了，这样要实现旋转时钟的不间断走时，还得另加备用电池并采用低功耗设计。2）自备电池这种方式，就是在驱动板上安装电池，由电池供电。一般是用两到三节7号电池。A、这种方式的优点是：I.不用担心电压波动。.也不存在机械磨损，不用担心接触不良之类问题的困扰。B、这种方式的缺点是：I.很费电池，三天两头换电池，既不经济也不环保，还很麻烦！II.电池很重，一般的电机带不动，必须用很大很大的电机哦。这也意味了成本的上升。3）机械传导供电也就是采用滑环和电刷，通过机械

8、接触传导电流。A、这种方式的优点是：能够提供比较大的工作电流。B、这种方式的缺点是：I .有机械摩擦，会产生磨损。因此要求滑环和电刷材料要耐磨，经得起折腾。另外，还得有足够的弹性，并且要耐锈，否则会导致接触不良。.有机械阻力，因此要求电机有比较大一点的功率。H1有机械噪音。4）感应供电原理和变压器原理相当，就是在2个相距很近的线圈中，一只线圈作为电能发送端，另一只线圈作为电能接收端，发送端接入交变电流，在相距很近的接收端就能同时感应到交变电流。A、这种方式的优点是：无机械噪音。B、这种方式的缺点是：I.线圈耦合度低，供电效率低。II .制作难度大。I.需增加震荡电路和滤波整流电路。综合以上三种

9、：第一种，虽然优点多，但难度很大，并且成本很高；第二种，没有太多的担心，可是使用起来相当的麻烦，可能还会因为更换电池不及时而导致其中其他的零件受损；第三种，虽然会产生些摩擦，但是能提供较大电流，而摩擦的问题可以采用其他方法来弥补。第四种，虽不产生机械噪音，但是需要在驱动板上加上滤波整流电路，增加驱动板重量。所以我们采用的是第三种机械传导供电。（2）过零信号产生电路选择1）霍尔传感器霍尔传感器处于工作状态时输出总是处于高电平状态，当磁钢N极接近传感器正面的有效距离，输出端变为低电平。当磁钢撤离传感器有效距离。输出端又显示低电平，从而产生下降沿，是单片机中断口接收到下降沿，从而产生中断。2）光电开

10、关光电开关处于工作状态时输出总是处于高电平状态，当光电开关经过挡片时，输出端变为低电平。当光电开关离开挡片时，输出端又显示低电平，从而产生下降沿，是单片机中断口接收到下降沿，从而产生中断。光电开关利用光敏二极管对光的敏感性原理制作的，反应较灵敏，且低电平时间由挡片的宽度决定，控制方便。而霍尔传感器利用磁场对电场的作用原理制作的，反应较迟缓，且感应磁钢的距离远，当转速较快时难以控制。故该设计采用光电开关。（3） 1ED选择由于旋转1ED要求时钟的分辨率高且重量轻，长度短，故该设计选用贴片1ED发光二极管（4）单片机选择由于旋转1ED驱动板上包括较多元器件和芯片，空间不足，所以该设计选用P1CC封

11、装的单片机，这种封装的单片机为正方形，面积小，质量轻。三、系统框图与工作原理3.1单片机系统工作架构1ED点阵时钟IC图3.1.1系统框图图3.1.2外部中断1流程图定时器1中断图3.1.3定时器1流程图3.3系统工作原理通过光耦和外部中断控制单片机从DS1302中读取时钟数据并在旋转1ED中的显示位置，通过红外遥控外部中断读取控制旋转1ED时钟的显示模式和时值的加减调控。四、设计元器件说明P1CCSTC89C52RC简介图4.1.1P1CCSTC89C52RC管脚图图4.1.2STC89C52RC单片机结构STC89C52RC是一种带4KB可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能微处理器，俗称

12、单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除IOO次。该器件采用ATME1高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，STC89C52RC是一种高效微控制器，STC89C52RC是它的一种精简版本。STC89C52RC单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。STC89C52RC引脚即外观如图4.1.1所示，内部结构如图4.1.2所示。PO：PO口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复制用口，作为输入口时，每位能吸收电流的方式驱动8个H1逻辑门电路，对端口写入“1可作为高阻抗

13、输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期激活内部上拉电阻。在F1aSh编程时，PO口接收指令节，而在程序校检时，输出指令字节，校检时，要求外接上拉电阻。P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个H1逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口,作输入口时，因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流I。FIaSh编程和程序校检期间，P1接收低8位地址。P2D:P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸

14、收或输出电流）4个H1逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口,作输入口时，因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流K在访问外部数据存储器或16位地址的外部数据存储（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXR1指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。F1aSh编程和校检时，P2亦接收高位地址和其他控制信号。P3口：P3口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个H1逻辑

15、门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作输入端口，作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻，输出电流IoP3口还接收一些用于FIaSh闪速存储器编程和程序校检的控制信号。RST:复位输入，当震荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。A1E/PR0G：当访问外部程序存储器或数据存储器时,A1E（地址锁存允许）输出脉冲用于所存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，A1E乃以时钟振动频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个A1E脉冲。4.1 74HC573芯片与光电传感器简介4.1.1 74HC573芯片r-wQ1517O-1502F1E07D79-01ATCHENAS1EOUTPUTENAB1E图4.2.174HC573芯片74HC573为八进制3态非反转透明锁存