FPGA全局时钟资源相关原语及其使用
FPGA全局时钟资源一般使用全铜层工艺实现，并设计了专用时钟缓冲与驱动结构，从而使全局时钟到达芯片内部的所有可配置单元(CLB)、I/O单元(IOB)和选择性块RAM(Block Select RAM)的时延和抖动都为最小。为了适应复杂设计的需要，Xilinx的FPGA中集成的专用时钟资源与数字延迟锁相环(DLL)的数目不断增加，最新的Virtex II器件最多可以提供16个全局时钟输入端口和8个数字时钟管理模块(DCM)。
与全局时钟资源相关的原语
包括：IBUFG、IBUFGDS、BUFG、BUFGP、BUFGCE、BUFGMUX、BUFGDLL和DCM 等。
1. IBUFG即输入全局缓冲，是与专用全局时钟输入管脚相连接的首级全局缓冲。所有从全局时钟管脚输入的信号必须经过IBUF元，否则在布局布线时会报错。IBUFG支持AGP、CTT、GTL、GTLP、HSTL、LVCMOS、LVDCI、LVDS、LVPECL、LVTTL、PCI、PCIX 和SSTL等多种格式的IO标准。
2. IBUFGDS是IBUFG的差分形式，当信号从一对差分全局时钟管脚输入时，必须使用IBUFGDS作为全局时钟输入缓冲。IBUFG支持BLVDS、LDT、LVDSEXT、LVDS、LVPECL 和ULVDS等多种格式的IO标准。
3. BUFG是全局缓冲，它的输入是IBUFG的输出，BUFG的输出到达FPGA内部的IOB、CLB、选择性块RAM的时钟延迟和抖动最小。
4. BUFGCE是带有时钟使能端的全局缓冲。它有一个输入I、一个使能端CE和一个输出端O。只有当BUFGCE的使能端CE有效(高电平)时，BUFGCE才有输出。
5. BUFGMUX是全局时钟选择缓冲，它有I0和I1两个输入，一个控制端S，一个输出端O。当S为低电平时输出时钟为I0，反之为I1。需要指出的是BUFGMUX的应用十分灵活，I0和I1两个输入时钟甚至可以为异步关系。
6. BUFGP相当于IBUFG加上BUFG。
7. BUFGDLL是全局缓冲延迟锁相环，相当于BUFG与DLL的结合。BUFGDLL在早期设计中经常使用，用以完成全局时钟的同步和驱动等功能。随着数字时钟管理单元(DCM)的日益完善，目前BUFGDLL的应用已经逐渐被DCM所取代。
8. DCM即数字时钟管理单元，主要完成时钟的同步、移相、分频、倍频和去抖动等。DCM 与全局时钟有着密不可分的联系，为了达到最小的延迟和抖动，几乎所有的DCM应用都要使用全局缓冲资源。DCM可以用Xilinx ISE软件中的Architecture Wizard直接生成。
全局时钟资源的使用方法(五种)
1. IBUFG + BUFG的使用方法：IBUFG后面连接BUFG的方法是最基本的全局时钟资源使用方法，由于IBUFG组合BUFG相当于BUFGP，所以在这种使用方法也称为BUFGP方法。
2. IBUFGDS + BUFG的使用方法：当输入时钟信号为差分信号时，需要使用IBUFGDS代替IBUFG。
3. IBUFG + DCM + BUFG的使用方法：这种使用方法最灵活，对全局时钟的控制更加有效。通过DCM模块不仅仅能对时钟进行同步、移相、分频和倍频等变换，而且可以使全局时钟的输出达到无抖动延迟。
4. Logic + BUFG的使用方法：BUFG不但可以驱动IBUFG的输出，还可以驱动其它普通信号的输出。当某个信号(时钟、使能、快速路径)的扇出非常大，并且要求抖动延迟最小时，可以使用BUFG驱动该信号，使该信号利用全局时钟资源。但需要注意的是，普通IO的输入或普通片内信号进入全局时钟布线层需要一个固有的延时，一般在10ns左右，即普通IO 和普通片内信号从输入到BUFG输出有一个约10ns左右的固有延时，但是BUFG的输出到片内所有单元(IOB、CLB、选择性块RAM)的延时可以忽略不计为“0”ns。
5. LOGIC + DCM + BUFG的使用方法：DCM同样也可以控制并变换普通时钟信号，即DCM 的输入也可以是普通片内信号。使用全局时钟资源的注意事项全局时钟资源必须满足的重要原则是：使用IBUFG或IBUFGDS的充分必要条件是信号从专用全局时钟管脚输入。换言之，当某个信号从全局时钟管脚输入，不论它是否为时钟信号，都必须使用IBUFG或
IBUFGDS;如果对某个信号使用了IBUFG或IBUFGDS硬件原语，则这个信号必定是从全局时钟管脚输入的。如果违反了这条原则，那么在布局布线时会报错。这条规则的使用是由FPGA的内部结构决定的：IBUFG和IBUFGDS的输入端仅仅与芯片的专用全局时钟输入管脚有物理连接，与普通IO和其它内部CLB等没有物理连接。另外，由于BUFGP相当于IBUFG和BUFG的组合，所以BUFGP的使用也必须遵循上述的原则。
全局时钟资源的例化方法
一是在程序中直接例化全局时钟资源;
二是通过综合阶段约束或者实现阶段约束实现对全局时钟资源的使用;
第一种方法比较简单，用户只需按照前面讲述的5种全局时钟资源的基本使用方法编写代码或者绘制原理图即可。第二方法是通过综合阶段约束或实现阶段的约束完成对全局时钟资源的调用，这种方法根据综合工具和布局布线工具的不同而异。
多功能数字时钟的功能和特点： 1. 上电1s复位功能，手动复位功能，复位会给出1s振铃信号； 2. 基本时钟计时功能； 3. 闹钟功能； 4. 计数器倒计时功能； 5. 整点报时功能； 6. 闹钟具有懒人模式功能，如果启动懒人模式，闹钟振铃每隔一分钟就响一次，如果不启动懒人模式，闹钟振铃响一分钟就停止； 7. 任意键关闭闹钟振铃功能（与懒人模式有关）； 8. 计数器自动装载功能，可实现00h:00m:15s---99h:59m:59s的循环定时振铃； 9. 计数器手动启动功能； 10. 一键启动或关闭闹钟或者计数器功能； 11. 自动检验时钟、闹钟、和计数器设置数字的正确性，不正确的数字不能被输入系统； 12. 液晶LCD1602显示，可同时查看时间和闹钟设置时间或者计数器时间； 13. 菜单设置功能，人机界面友好； 14. 30秒不操作，自动退出菜单功能； 15. 8个基本按键：“↑”、“↓”、“←”、“→”、“确定”、“取消”、“闹钟开关alarm_sw”和“计数器开关cntalm_sw”完成全部操作； 16. 可以插上4×4小键盘进行快速操作； 17. 键盘自动消抖； 18. 4×4小键盘快捷键； 19. 用4×4小键盘设置时间或闹钟或计数器数字时，正确设置一位数字后，自动移到下一位数字进行设置； 20. “↑”、“↓”键连击功能实现快速数字设定； 21. 时钟后台计时功能，查看菜单不会影响时钟计时。 22. 各种振铃声音不同，容易分辨，声音洪亮（要换成脉冲型的蜂鸣器）。 ************************************************************************ 多功能数字时钟的使用方法： 一、时钟的设定和显示： 1. 正常显示时间的界面下，液晶上第一行显示当前时钟的时间，格式为：“Time : h1h0:m1m0:s1s0”，其中“:”会0.5s亮0.5s灭。 第二行可以显示设定的闹钟时间、或当前的计数器计数值、或计数器的设定时间，可以通过接口板或者4×4小键盘上的“↑”、“↓”、“←”、“→”键来选择某一个来显示。 例如：选择显示设定的闹钟时间，格式为：“Alarm : h1h0:m1m0:s1s0”，其中“:”一直亮。例如：选择显示当前的计数器计数值，格式为：“CntTim: h1h0:m1m0:s1s0”，其中“:”一直亮。 例如：选择显示计数器的设定时间，格式为：“CntBuf: h1h0:m1m0:s1s0”，其中“:”一直亮。 2. 首先，在正常显示时间的界面下按“确定”键（接口板s6键或者4×4小键盘上的“确定”
多功能时钟（万年历） 设 计 报 告 专业电子信息科学与技术 班级13级电子专升本 姓名韩科峰 学号130522012 考勤成绩设计成绩 调试成绩报告成绩 总成绩
一、课题名称 多功能时钟（万年历）设计 二、内容摘要 美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能的低功耗实时时钟电路DS1302。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用AT89S52单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用3~5V电压供电。 综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。 本设计是基于单片机进行的电子万年历设计，可以显示年月日时分秒及周信息，具有可调整日期和时间功能。在设计的同时对单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面准备。 关键词： 三、设计指标(要求)； 1、显示时间、日期由按键选择显示（日期时间可调整）。 2、可设置闹钟功能； 3、制作PC机设置界面软件，由PC机可完成对时钟的各项设置 四、系统框图；
STC12C5A08S2 单片机 DS1302时钟模块 五、各单元电路设计、参数计算和元器件选择 4位共阴极数码管 按键
六、工作原理 DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化，先把SCLK端置“0”，接着把RST端置“1”，最后才给予SCLK脉冲；DS1302的控制字的位7必须置1，若为0则不能把对DS1302进行读写数据。对于位6，若对程序进行读/写时RAM=1，对时间进行读/写时，CK=0，位1至位5指操作单元的地址。位0是读/写操作位，进行读操作时，该位为1；该位为0则表示进行的是写操作。控制字节总是从最低位开始输入/输出的。 “CH”是时钟暂停标志位，当该位为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；当该位为0时，时钟开始运行。“WP”是写保护位，在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP必须为0。当“WP”
多 功 能 数 字 钟 设 计 报 告 中国计量学院 2018年5月3日 目录 摘要
1．设计任务 1）基本要求 2）发挥部分 2．方案论证与比较 1）显示部分 2）数字时钟 3）温度采集 4）闹铃部分 5）电源模块 3．总体方案 1）工作原理 2）总体设计 4．系统硬件设计 1）STC89C52RC单片机最小系统 2）测温模块 3）时钟模块 4）存储器模块 5） LCD显示模块 6）电源模块 5．单片机程序部分 1）程序编写 6．测试与结果分析 1）基本部分测试与分析 2）发挥部分测试与分析 3）创新部分测试与分析 7．设计总结 摘要本设计采用LCD液晶屏幕显示系统，以STC89C52RC单片机为核心，由键盘、温度采集、定时闹铃、日期提醒等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对时间显示、闹铃方式进和温度采集系统行了重点设计。此外，扩展了整点报时、非易失闹铃信息存储、国内外重要节日提醒等功能。本系统大部分功能由软件来实现，吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能，多数发挥部分也得到了实现，而且还具有一定的创新功能。
关键字：STC89C52RC单片机、LCD液晶显示、双电源供电、温度采集、非易失定时闹铃、生日提醒、重要节日提醒、整点报时 1、任务设计 1）基本要求 <1）具有时间设置<小时和分钟）、闹钟时间设置、闹钟开、闹钟关功能。 <2）数字显示小时、分钟，有AM、PM指示器，闹钟就绪灯，蜂鸣器。 <3）利用键盘或其它方式切换，数字显示年、月、日、周次。 <4）利用键盘或其它方式切换，数字显示当前环境温度<0～60℃0.2℃）。 <5）利用手势或其它任意方式非接触停止闹钟。 2）发挥部分 <1）220VAC供电，具有测量、显示电网频率、电压有效值功能。 <2）产生0-100k方波，频率10Hz步进可调，峰峰值〉20V<100欧姆负载），频率可以键盘控制。 <3）断电后，可保存电压、频率测量值，断电时间，闹钟设置值等参数，可自动保存20次，系统来电后，无需手动设置，即可恢复正常工作。 <4）遥控设置闹钟、时间等参数。 2、方案论证 1）显示部分: 显示部分是本次设计的重要部分，一般有以下两种方案： 方案一：采用LED显示，分静态显示和动态显示。对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，且可靠性也较低。而对于动态显示方式，虽可以避免静态显示的问题，但设计上如果处理不当，易造成亮度低，有闪烁等问题。 方案二：采用LCD显示。LCD液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。 鉴于上述原因，我们采用方案二。 2）数字时钟 数字时钟是本设计的核心的部分。根据需要可采用以下两种方案实现： 方案一：方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。而且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。 方案二：方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，可使系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。 基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。 3）温度采集 由于现在用品追求多样化，多功能化，给系统加上温度测量显示模块，能够方便人们的生活，使该设计具有人性化。 方案一：采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复
可编程逻辑器件及其应用 设计报告 姓名：王克勤 院系：******* 学号：******* 日期：2012-04-09
多功能数字钟设计 一、设计内容及要求 用Verilog HDL设计一个多功能数字钟 基本功能描述： 1.时钟功能：包括时、分、秒的显示； 2.定时与闹钟功能：能在设定的时间发出闹铃音； 3.校时功能：能非常方便地对小时、分钟和秒进行手动调整以校准时间； 4.整点报时功能：每逢整点，产生“嘀嘀嘀嘀--嘟”，四短一长的报时音。 二、仿真环境说明 用Verilog在Altera公司的Quartus2软件环境下编写RTL代码，并进行综合，行为仿真。时序仿真采用Mentor公司旗下的ModelsimSE-6.1f软件。Modelsim 软件是业界最著名的波形仿真软件，仿真效果比Quartus2下编写波形文件仿真效果要好很多，而且仿真相当简单，只不过要编写测试向量（testbench），有点麻烦。 三、系统框图与说明 Figure1系统框图 1.数字钟电路系统由主体电路和扩展电路两大部分所组成。 2. 秒计数器计到59后，下一秒到来时，秒计时器满60，接着清零后向分计数器进位；同样分计数器计满60后向小时计数器进位；小时计数器按照“24进制”
规律计数，每当小时计到23小时时，当分计数和秒计数分别59，59时，即到23小时59分，59秒时候，时分秒全部清零，从新开始计数。 3. 计数器的输出经译码器送显示器，显示器用6个数码管表示，每两个数码管分别表示小时，分钟，秒钟。每个数码管用BCD码表示。 四、设计步骤 (一)列写多功能数字钟设计结构图 (二)在QuartusП软件下编写Verilog代码 (三)在QuartusП环境下进行综合 Figure2综合结果 从Fig.2可以看出，该设计采用Altera公司CycloneП系列下的EP2C35F672C8芯片。从图中可以看出，采用了162个逻辑单元，其中组合逻辑147个，总共的寄存器数为102个。
课题：基于51单片机的多功能数字时钟系统设计 一、概述、设计思路 该设计方案是以MC51单片机为核心，采用LCD液晶屏幕显示系统，辅以闹钟模块，温度采集模块、日期提醒、键盘时间调整预设置等模块，所构建的数字时钟系统，能动态显示实时时钟的时、分、秒，数据显示(误差限制在30每天)，对闹铃方式与温度调节模块进行了重点设计实现SB0、SB1、SB2、SB3四个键实现时钟正常显示，调时，及闹钟时间设置。本系统设计大部分功能有软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性也得大大提高。 二、系统组成与工作原理 1、工作原理： 本设计采用STC89C51单片机作为本次课程设计的控制模块。单片机可把由DS18B20、DS1302、AT24C02中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历和闹铃的显示。以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的的数据显示出来，并且显示多样化，在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。 2、总是设计框架图：
图二：系统总体电路图 三、单元电路的设计与分析 整个电子时钟系统电路可分为六大部分：中央处理单元（CPU）、复位电路部分、显示部分、键盘输入部分、温度采集部分。 1、MCS-51单片机 VCC： 89S51 电源正端输入，接+5V。 VSS： 电源地端。 XTAL1： 单芯片系统时钟的反相放大器输入端。 XTAL2： 系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只 要在XTAL1 和XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系 统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而 死机。
. 常熟理工学院电气与自动化工程学院 《单片机设计与应用》课程设计题目： 51单片机多功能电子时钟 姓名：邓才明 学号： 040111102 班级： 1601112 指导教师： 起止日期：
51单片机多功能电子时钟 邓才明 常熟理工电气与自动化工程学院，20130922 摘要：本设计开发了一款具有日期、时间、星期和气温同步显示功能的电子时钟,并且能设置闹钟、转换农历、显示相关节日.工作原理是主控MCU（AT89C52）读取实时时钟芯片DS12CR887，获取时间信息，由全数字单总线结构温度传感器DS18B20读取温度信息，经MCU处理，送LCD12864显示；利用三线串口控制语音模块WT-588D-20SS可定时读出时间和响应闹铃。 关键字: DS12CR887 DS18B20 WT-588D-20SS 12864 1．方案比较与论证 当下，日历芯片很多，万年历实现方案很多，我们根据自己实际情况，提出如下方案. 1.1时间部分： 方案一、利用单片机内部定时器产生秒信号，通过软件处理得到时间信息，送LCD 显示. 方案二、利用通用串行实时时钟芯片DS1302产生时间信息，利用MCU读取时间信息，送LCD 显示. 方案三、通过实时时钟芯片DS12CR887，获取时间信息，经MCU处理，送LCD显示. 方案一电路结构简单，可控性强，但断电后时间数据完全消失，再次上电后需重新设定，且由于电路本身缺陷和附加干扰较多，时间误差较大.方案二电路结构简单，时间精度较高，由于使用串行数据传输，节省MCU资源，但DS1302无内置电池，掉电后，数据丢失，重新上电后需对时.方案三采用实时时钟芯片DS12CR887，其内部具有内置锂电池，在掉电的情况下可以正常工作10年以上，且带有非易失性RAM，可以保证在掉电的情况下，用户的定时信息不会丢失；带有温度补偿，保证时间数据的准确.经过综合考虑，我们认为方案三满足设计需求. 1.2温度部分 由于只是测量气温，用数字温度传感器单总线结构DS18B20即可满足要求，该器件采用单总线结构，且数字传输，可以与CPU直接接口，电路结构简便，可靠性好. 1.3主控部分 选用单片微控制器AT89C52作为主控.系统方案方框图如图2.1所示
多功能时钟流程图 一． 功能确认 ● 时钟功能： 1. 时钟显示小时和分钟 2. 用户可以通过按键调整时钟的时间 3. 无论当前时钟是否在前台显示，时钟始终是运行的。 ● 定时闹铃功能： 1. 用户可以通过按键设置闹铃时间（小时和分钟），设置完成后可以按确定键退出设 置。 2. 当系统时钟的时间等于预设的闹铃时间时，系统蜂鸣器响5秒钟。 3. 用户可以设置两个闹铃。 ● 秒表功能： 1. 用户可以通过按键进入秒表功能，也可以退出秒表状态。 2. 秒表高2位显示秒，低2位显示百分之一秒。 3. 可以通过按键暂停、（继续）运行秒表，可以通过按键对秒表清零。 二． 状态分析及模块分割 根据以上的分析，系统共有三个大的功能：时钟、设置定时、秒表，各个功能之间可以通过按键来切换，且各个功能部仍需要使用按键来处理，故可以考虑将系统定义为三个状态（status ）：时钟状态、设置定时状态、秒表状态。显然，同一个按键在不同状态下的功能是不一样的。这样，在某种状态下，按下某个按键，代表唯一确定的含义。这种处理方法可以称为“状态—按键”法。 这样我们可以把程序对应地分成以下三个任务模块。 这个流程就可以作为主流程（main （）函数），当然，A 、B 、C 三框部的流程仍有 （处理时钟状态下的所有事务） （处理设置闹铃状态下的所有事务） （处理秒表状态下的所有事务）
待于细化。 三．详细设计 A框部要处理的事务见第一部分：功能确认。在此，为了完成时钟调整功能，我们可以定义Key_2为小时调整键，Key_3为分钟调整键，每次按下键，小时数或分钟数加1。当然，当用户没有按键的时候，我们还得经常保持显示屏上的时间刷新。 A框：时钟状态下的处理流程： B框要处理的功能是设置定时闹铃的事务，这里需要预设闹铃时间，同样可以定义Key_2为小时预设键，Key_3为分钟预设键，而Key_1则负责状态切换，当我们预设好时间之后，按下Key_1，就算完成了闹铃预设，让系统离开当前状态，转到秒表状态上去。 B框：设置闹铃状态下的处理流程： C框要处理的是秒表的功能，这里可以定义Key_2为启动/暂停键，Key_3为复位清零键，而Key_1依然负责状态切换，用户如果按下Key_1，就让系统离开秒表状态，转
单片机多功能时钟程 序毕业
沈阳工程学院 课程设计设计题目：多功能时钟程序设计
沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目：多功能时钟程序设计
多功能时钟程序设计成绩评定表系部：班级：学生姓名: 中文摘要
时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。 数字电子钟的设计方法有多种，其中，利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，便于电子钟功能的扩充，即可用该电子钟发出各种控制信号，精确度高等特点，同时可以用该电子钟发出各种控制信号。 该数字钟采用液晶显示屏显示其时间与定时时间，即采用P6口输入，P7口输出，由R0输入需显示的时间，再通过延时程序将时间稳定的显示在液晶屏上。校准时间由外部中断4及开关按键控制；定时时间由外部中断3及开关按键控制，KEY3、KEY4键每按一次其时分秒的数字增加一。 关键字: 单片机，数字钟，校时，定时器
目录 1课程设计要求 (1) 1.1设计主要内容及要求 (1) 1.2对设计论文撰写内容、格式及字数的要求 (1) 1.3时间进度安排 (1) 2课程设计思路 (2) 2.1计时 (2) 2.2校时 (2) 2.3闹铃 (2) 3设计流程图 (3) 4各模块设计 (4) 4.1时钟部分 (4) ?时钟程序分析 (4) ?时钟部分程序 (4) 4.2定时部分 (6) ?定时程序分析 (6) ?定时部分程序 (6) 4.3校时部分 (8) ?校时程序分析 (8)
多功能数字钟设计 摘要：本系统基于Mega16设计，使用DS1302时钟芯片，通过LCD1602显示年月日、星期、时分秒，实现了计时与时间校正，正点报时与音乐闹钟，时钟掉电保持，日历和光标定位调整等功能。 关键词：AVR、Mega16、DS1302、LCD1602 设计课题一多功能数字钟设计 一、设计任务 设计并制作一多功能数字钟 二、设计要求 1．基本要求 （1）能实现基本的计时功能，采用24小时制计时，能在数码管或液晶上正常显示时、分、秒。 （2）时间校正功能; 时分均有校时功能。 （3）正点报时功能。当计时器运行到59分49秒开始报时，每鸣叫1s就停叫1s，共鸣叫6，前5响为低音，频率为750Hz；最后1响为高音，频率为1KHz。 （4）可设定至少2个闹钟时间，当按下闹铃开关时，可在规定时间闹铃，当开关复位时，闹铃停止。 （5）时钟掉电保持功能，当电源掉电时时钟不停止。 2．发挥部分 （1）增加日历功能，能正确显示年月日星期等。 （2）增加音乐闹钟功能。 （3）按键语音报时功能。 （4）无线遥控时钟功能。 （5）触摸报时功能。 （6）其它功能。 1 方案论证与比较
1.1核心芯片 方案一：选用ARM 优点：自带实时时钟，速度快 缺点：没有掉电时间保持功能，成本高 方案二：选用mega16+DS1302 优点：价格便宜，能满足课题的要求 缺点：速度比ARM慢，需要另配时钟芯片 芯片选择：两者价格相差比较大，价格便宜的mega16已经能满足课题设计的要求，所以选择方案二性价比高。 1.2显示模块 方案一：数码管 优点：价格便宜 缺点：只能显示阿拉伯数字，需要大量的数码管，电路设计的复杂性高 方案二：选用LCD1602 优点：可以显示英文、数字和符号，屏幕显示细腻直观 缺点：价格比数码管高 显示选择：如果用数码管显示，至少需要17位数码管，成本也不低了，结合1602 的优点，所以选择方案二 2 系统框图 3 原理图 正点 报时按键控制模块 蜂鸣器 Mega16 单片机 DS1302 时钟芯片 音乐 闹钟 后备电池 LCD1602 光标定位 调整日历时间
多功能智能时钟系统设计作者：XXX 专业名称：XXXX 指导教师：XX讲师
摘要 随着对时间的要求越来越精确，人们创造了时钟。现在，电子时钟更是人类最基本，最必不可少的一个工具。在上个世纪，电子时钟大多数采用的是分离元件。而这样制造出来的电子时钟体积庞大，使用起来也很麻烦。随着科技和电子行业的飞速发展，现在的电路都是高度集成的。不仅节约空间资源，成本也很低。然电子产品给我们的生活带来了更多的便利。 本设计的主控系统采用的是单片机，利用它自带的定时器来进行设计。单片机具有成本低廉、体积小、操作简便等优点。它能够形成各式各样的自动控制系统。设计中将采用单片机中最为典型也是我们在课堂上学习过的51系列的单片机，本次设计以STC89C51单片机为核心，以时钟芯片DS1302为依托，借助外围少量的按键电路实时校准，通过LCD1602液晶显示器来显示日期和时间。在程序的部分，我采用的是C语言来进行编写。使用C语言更有利于我的理解，编写以及修改。 本论文主要从系统设计方案的选择，硬件、软件部分的介绍说明以及实物的演示上来详细的描述了整个设计的大致容。设计主要研究的是智能时钟以及日历显示功能。我们利用了单片机的控制能力和时钟芯片的及时通信的特点，按键来控制时间和日历在液晶显示屏上的显示。最后，在整点的时候通过蜂鸣器进行报时。 关键词：单片机电子时钟C语言
.. . … . Abstract With the demand for more precise, people create a clock. Now, the electronic clock is human the most basic, most essential as a tool. In the last century, most electronic clock use is separation of components. And this produced electronic clock bulky, use is also very troublesome. Along with the rapid development of science and technology and electronic industry, now circuit are height integrated. Not only save space resource, cost is also very low. Although electronic products to our life brought more convenience. Procedures will be used in the design of the main control system is a single chip, using its own timer design. SCM has low cost, the volume is small, easy to operate, etc.. It can form a variety of automatic control system. The design uses a microcontroller is the most typical and I were in the classroom study of 51 series microcontroller, the design STC89C51 microcontroller as the core to the clock chip DS1302 as the basis, by means of a peripheral small amounts of key circuit real-time calibration through LCD1602 LCD display to display the date and time. In part, I use C language to write. The use of C language is more conducive to my understanding, writing and revision. This paper mainly from the selection of the design scheme of the system, hardware, software part of the description and physical demonstration up detailed describes the general content of the whole design. Design is the main research is intelligent clock and calendar display function. We use the MCU control can timely communication of power and clock
单片机多功能时钟程序
沈阳工程学院 课程设计 设计题目：多功能时钟程序设计 系别：班级：测控本101 学生姓名：学号：2010312116 指导老师：职称：教授 起止日期：2013年1月7日至2013年1月18日
沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目：多功能时钟程序设计 系别班级测控本101 学生姓名学号 2010312116 指导教师职称教授 课程设计进行地点：实训F422 任务下达时间： 13年 1月7日 起止日期：13年1月7日起——至13年1月18日止教研室主任年月日批准
多功能时钟程序设计成绩评定表 指导教师评审意见 评价内容 具体要 求 权 重 评分加 权 分 论证独立查阅文献，制定课 程设计方案和日程安 排。 . 1 5 4 3 2 工作能力态度工作态度认真，遵守纪 律，出勤情况是否良好， 能够独立完成设计工 作。 . 2 5 4 3 2 工作量按期圆满完成规定的设 计任务，工作量饱满， . 2 5 4 3 2 说明说明书立论正确，论述 充分，文字通顺，技术0 5 4 3 2
的 质 量 书写工整规范。 5 指导教师评审成绩 （加权分合计乘以12） 分加权分合计指导教师签名：年月日 评阅教师评审意见 评价内容 具体要 求 权 重 评 分 加 权 分 查文献查阅文献有广泛性，有综 合归纳资料的能力 . 2 5 4 3 2 工作量工作量饱满，难度适中0 . 5 5 4 3 2 说明书的质说明书立论正确，论述充 分，文字通顺，技术用语 准确，符号统一，书写工 整规范。 . 3 5 4 3 2
第一部分 1、课程设计题目：多功能时钟设计 第二部分 1、任务设计 1.1基本要求：设计并制作一个多功能数字钟。 1.1.1设计能支持年、月、日、星期、时、分、秒的时钟，时钟有时间调整功能及闹钟功能； 1.1.2时钟附带有一个温度计功能，温度检测精度高于2度，显示精度为1度； 1.1.3时钟具有装卸电池时掉电保护功能，保护时间大于5分钟； 1.1.4时钟功耗小于0.5MA/5V。 1.2发挥部分： 1.2.1提高温度检测精度，在0℃-40℃显示0.1℃； 1.2.2实现双电源供电（220V及电池供电）； 1.2.3能够提供生日提醒指示；能够每天提供3个时间点的闹钟报时功能； 1.2.4非接触止闹功能。 1.3创新部分: 1.3.1非易失定时闹铃 1.3.2重要日期提醒 1.3.3整点报时 2、方案论证 2.1显示部分: 显示部分是本次设计的重要部分，一般有以下两种方案： 方案一：采用LED显示，分静态显示和动态显示。对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，且可靠性也较低。而对于动态显示方式，虽可以避免静态显示的问题，但设计上如果处理不当，易造成亮度低，有闪烁等问题。 方案二：采用LCD显示。LCD液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。 鉴于上述原因，我们采用方案二。 2.2数字时钟 数字时钟是本设计的核心的部分。根据需要可采用以下两种方案实现： 方案一：方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。而且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。
单片机课程设计报告 多功能电子数字钟 姓名: 学号: 班级: 指导教师:
目录 一课程设计题目-------------------------------- 3 二电路设计--------------------------------------- 4 三程序总体设计思路概述------------------- 5 四各模块程序设计及流程图---------------- 6 五程序及程序说明见附录------------------- ** 六课程设计心得及体会---------------------- 11 七参考资料--------------------------------------- 12
一题目及要求 本次单片机课程设计在Proteus软件仿真平台下实现，完成电路设计连接，编程、调试，仿真出实验结果。具体要如下：用8051单片机设计扩展6位数码管的静态或动态显示电路，再连接几个按键和一个蜂鸣器报警电路，设计出一个多功能电子钟，实现以下功能： (1)走时（能实现时分秒，年月日的计时） (2)显示（分屏切换显示时分秒和年月日，修改时能定位闪 烁显示） (3)校时（能用按键修改和校准时钟） (4)定时报警（能定点报时） 本次课程设计要求每个学生使用Proteus仿真软件独立设计制作出电路图、完成程序设计和系统仿真调试，验收时能操作演示。最后验收检查 结果，评定成绩分为： (1)完成“走时+显示+秒闪”功能----及格 (2)完成“校时修改”功能----中等 (3)完成“校时修改位闪”----良好 (4)完成“定点报警”功能，且使用资源少----优秀
多功能时钟设计 一、任务设计： 1、设计任务：设计并制作一个多功能数字钟。 2、设计要求： ●设计能支持年、月、日、星期、时、分、秒的时钟，时钟有时间调整功能及闹 钟功能； ●时钟附带有一个温度计功能，温度检测精度高于2度，显示精度为1度； ●时钟具有装卸电池时掉电保护功能，保护时间大于5分钟； ●时钟功耗小于0.5MA/5V。 3.发挥部分： ●提高温度检测精度，在0℃-40℃显示0.1℃； ●实现双电源供电（220V及电池供电）； ●能够提供生日提醒指示；能够每天提供3个时间点的闹钟报时功能； ●非接触止闹功能。 4.创新部分: ●非易失定时闹铃 ●重要日期提醒 ●整点报时 二、方案论证： 1.显示部分: 显示部分是本次设计的重要部分，一般有以下两种方案： 方案一： 采用LED显示，分静态显示和动态显示。对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，且可靠性也较低。而对于动态显示方式，虽可以避免静态显示的问题，但设计上如果处理不当，易造成亮度低，有闪烁等问题。 方案二： 采用LCD显示。LCD液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。 鉴于上述原因，我们采用方案二。 2.数字时钟： 数字时钟是本设计的核心的部分。根据需要可采用以下两种方案实现： 方案一： 方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放
时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。而且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。 方案二： 方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，可使系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。 基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。 3.温度采集： 由于现在用品追求多样化，多功能化，给系统加上温度测量显示模块，能够方便人们的生活，使该设计具有人性化。 方案一： 采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测小于1摄氏度的信号是不适用的。 方案二： 采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为0.5摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。 基于DS18B20的以上优点，我们决定选取DS18B20来测量温度。 4.闹铃部分： 一般的时钟都带有闹铃，实现闹铃方式可采用以下两种: 方案一： 将闹钟信息存放在单片机自带的存储器中。该方案成本低而且易于实现，但是一但掉电会造成之前信息的丢失。 方案二： 将闹钟信息存放在非易失储存器AT24C02中。该方案即使在完全的掉电的情况下也不会造成闹钟信息的丢失，可避免方案一带来的麻烦。