基于STM32單片機(jī)的數(shù)字時鐘設(shè)計(jì)(程序程序文檔資料)

基于STM32的電子時鐘設(shè)計(jì)時鐘

設(shè)計(jì)任務(wù)：基于stm32的電子時鐘設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求：

① 通過stm32自帶的實(shí)時時鐘功能獲取時間信息

② 在OLED顯示屏上顯示日期、時、分、秒等時間信息；

③ 通過按鍵可對時間信息進(jìn)行修改；

④ 具有鬧鐘設(shè)定功能。

基于單片機(jī)原理技術(shù)介紹了一款于stm32芯片作為核心控制器的單片機(jī)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與制作，包括硬件電路原理的實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)、軟件程序編輯的實(shí)現(xiàn)、數(shù)字電子鐘正常工作的流程、原理圖仿真實(shí)現(xiàn)、硬件實(shí)物的安裝制作與硬件實(shí)物的調(diào)試過程。該單片機(jī)數(shù)字電子鐘采用stm32自帶的RTC,用lLCD12864能夠準(zhǔn)確顯示時間（顯示格式為：年月日時分秒），可隨時進(jìn)行時間調(diào)整，時間可采用12 小時制顯示或24 小時制顯示，用12864做成菜單形式，鬧鈴提醒，可按自己的要求設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤個數(shù)。

1、掌握使用KEIL MDK5進(jìn)行軟件開發(fā)的具體流程；

2、掌握硬件電路的設(shè)計(jì)方法；

3、掌握STM32微控制器的程序設(shè)計(jì)及代碼編寫方法。

時鐘相當(dāng)于給各部件工作的一個統(tǒng)一節(jié)拍、信號。單片機(jī)的時鐘頻率決定了單片機(jī)運(yùn)行一個指令周期的時間，時鐘系統(tǒng)對各組件的統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作至關(guān)重要，關(guān)系類似于脈搏對人體的影響，STM32通過這些來進(jìn)行電子時鐘設(shè)計(jì)。

整個系統(tǒng)用stm32單片機(jī)作為中央控制器，由單片機(jī)執(zhí)行采集內(nèi)部rtc值，時鐘信號通過單片機(jī)I/O口傳給LCD12864，單片機(jī)模塊控制驅(qū)動模塊驅(qū)動顯示模塊，通過顯示模塊來實(shí)現(xiàn)信號的輸出、LCD12864的顯示及相關(guān)的控制功能。系統(tǒng)設(shè)有按鍵模塊用于對時間進(jìn)行調(diào)整及擴(kuò)展多個小鍵盤。

1、電源電路

本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需電源電壓為直流、電壓值大小5V的電壓源 。從硬件實(shí)物設(shè)計(jì)簡易程度與經(jīng)費(fèi)方面考慮，用兩節(jié)電壓值大小2.5V干電池與電路電壓源引腳相連接即可達(dá)到硬件設(shè)計(jì)要求。即本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)用兩節(jié)電壓值大小2.5V干電池做硬件電路電壓源。

2、按鍵電路

    本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需按鍵用于進(jìn)行顯示時間的調(diào)整與設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤。

單片機(jī)芯片4個I/O口可與按鍵直接相連，通過編程，單片機(jī)芯片即可控制按鍵接口電平的高低，即按鍵的開與關(guān)，以達(dá)到用按鍵進(jìn)行顯示時間的調(diào)整與設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤的設(shè)計(jì)要求。

3、rtc時鐘

     Stm32自帶rtc模塊 ， 實(shí)時時鐘是一個獨(dú)立的定時器。RTC模塊擁有一組連續(xù)計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，在相應(yīng)軟件配置下，可提供時鐘日歷的功能。修改計(jì)數(shù)器的值可以重新設(shè)置系統(tǒng)當(dāng)前的時間和日期RTC模塊和時鐘配置系統(tǒng)(RCC_BDCR寄存器)處于后備區(qū)域，即在系統(tǒng)復(fù)位或從待機(jī)模式喚醒后，RTC的設(shè)置和時間維持不變。系統(tǒng)復(fù)位后，對后備寄存器和RTC的訪問被禁止，這是為了防止對后備區(qū)域(BKP)的意外寫操作。在RTC預(yù)分頻器余數(shù)寄存器(RTC_DIVH / RTC_DIVL)賦值可改變時間，在RTC鬧鐘寄存器(RTC_ALRH/RTC_ALRL)中改變鬧鈴時間。                 

4、12864顯示電路

     數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)的顯示模塊用8個一位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，也可用兩個四位一體數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。兩種實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)效果一樣。從實(shí)物制作的難易程度出，本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)采用兩個四位一體數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。即數(shù)碼管引腳與單片機(jī)芯片和74LS245對應(yīng)引腳相連接。

5、溫度傳感器模塊

    DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。

1: 技術(shù)性能描述①、 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。② 、測溫范圍 －55℃～+125℃，固有測溫誤差（注意，不是分辨率，這里之前是錯誤的）0.5℃。③、支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。④、工作電源: 3~5V/DC（可以數(shù)據(jù)線寄生電源）⑤ 、在使用中不需要任何外圍元件。

單片機(jī)芯片選擇方案

方案一：stm32是一個低功耗，高性能32位單片機(jī)，片內(nèi)含4k BytesISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。主要性能有：與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz、 三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計(jì)數(shù)器、八個中斷源、全雙工UART串行通道、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符、易編程。

方案二：AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。主要性能有：兼容MCS51指令系統(tǒng)、32個雙向I/O口、256x8bit內(nèi)部RAM、3個16位可編程定時/計(jì)數(shù)器中斷、時鐘頻率0-24MHz、2個串行中斷、可編程UART串行通道、2個外部中斷源、6個中斷源、2個讀寫中斷口線、3級加密位、低功耗空閑和掉電模式、軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。

從單片機(jī)芯片主要性能角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘單片機(jī)芯片選擇設(shè)計(jì)采用方案一既stm32。

顯示選擇方案

方案一：lcd1286。顯示質(zhì)量高，沒有電磁輻射，可視面積大，應(yīng)用范圍廣，畫面效果好，數(shù)字式接口，”身材”勻稱小巧，功耗小。

方案二：數(shù)碼管動態(tài)顯示。動態(tài)顯示，即各位數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮，對于顯示器各位數(shù)碼管，每隔一段延時時間循環(huán)點(diǎn)亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但須保證掃描速度足夠快，人的視覺暫留功能才可察覺不到字符閃爍。顯示器的亮度與導(dǎo)通電流、點(diǎn)亮?xí)r間及間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動態(tài)顯示節(jié)省了I/O口，降低了能耗。

從節(jié)省單片機(jī)芯片I/O口和降低能耗角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘數(shù)碼管顯示選擇設(shè)計(jì)采用方案一，既lcd12864顯示。