基于单片机的大面板LED时钟的研制.pdf

本文介绍了基于单片机控制的LED电子钟设计与研制，该钟表不仅能够显示时间，还能实时显示温度信息。设计采用了USB转串口技术，实现单片机与计算机之间的通信，并具备自动对时和环境温度实时采集功能。该设备具有一定的实用性和应用价值。 设计中选用了美国Dallas公司生产的DS1302作为单片机的硬件时钟，该时钟芯片在掉电情况下由电池供电，并且在单片机上电时会首先读取DS1302芯片的时间显示。对于环境温度的测量，设计者选择了DS18B20温度传感器来完成，单片机通过I/O口读取温度数据。 为了实现大尺寸的显示效果，设计采用了表贴发光二极管（LED）组成的大尺寸七段码显示器件，并且利用单片机的输出驱动三极管电路来推动显示部件工作。显示驱动部分使用了ULN2003数据段码驱动和三极管扫描推动两个部分。其中，ULN2003的数据线与单片机的P0口相连，而单片机P1口直接与三极管级联，控制由贴片LED组成的大板面七段数码管，通过P1口选择显示的数码管。 在软件方面，设计者采用VB语言开发了与单片机通信的计算机端程序。此外，还使用了Proteus软件对部分线路和软件进行了仿真和测试，以便及时进行修改，避免资源浪费，提高设计效率及准确性。 在硬件结构上，本设计采用STC公司生产的STC89C52作为控制芯片，它是一种低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器，具备8K的在系统可编程Flash存储器。STC89C52在空闲模式下可以停止CPU的工作，但仍允许RAM、定时器/计数器、串口和中断继续工作。此外，该芯片在掉电保护模式下能够保存RAM内容，并冻结振荡器，单片机的所有工作将停止，直至下一个中断或硬件复位发生。 扫描控制结构方面，时间通过四位数码显示实现分时显示，每个数码管的每个位占有一段时间。快速循环时，可以看到完整的时间数据。数码管的每个段由小电阻串联，四个一组，作为显示段，七个段再按位组成共阳极连接到三极管的集电极。单片机定时逐一完成持续选通，选通时间若选择10ms，则三极管扫描选通电路完成一个循环仅需要40ms，一秒内可以完成25个循环，相当于电视信号的25帧。 在USB接口电路设计中，利用USB转串口芯片实现单片机与计算机的连接，计算机可以借助USB接口与单片机交换数据。本设计采用了Prolific公司生产的USB转串口芯片PL2303，该芯片提供了串口发送使能、串口接收就绪等交互式的速率控制信号。 本项目在硬件开发领域展示了单片机在LED电子钟研制中的应用，并且通过软件的辅助实现了钟表的基本功能。其中，包含了USB通信技术、温度传感器的应用、单片机的编程与控制等多个知识点。这些知识和技能的应用不仅限于电子钟的研制，同样适用于其他相关硬件产品的开发与创新。