基于单片机的数字秒表设计-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-51-2021-026-LW
设计摘要：
本论文介绍了基于STC89C52单片机的数字秒表系统设计。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分采用STC89C52单片机作为核心控制器，负责获取输入部分数据并进行内部处理，以控制输出部分。输入部分包括DS1302时钟模块，用于时间获取、计时和倒计时；独立按键，实现时间和倒计时设置、计时控制等功能；以及供电电路，为系统提供电源支持。输出部分包括LCD12864显示模块，用于展示时间、星期、计时和倒计时等信息；以及语音播报模块，在计时和倒计时结束时分别进行语音播报。整个系统能够实现基本的计时和倒计时功能，并提供了直观的信息显示和语音提示。该设计为数字计时器的实际应用提供了一种简单可行的解决方案。本论文详细阐述了系统的各个组成部分、工作原理以及实现过程，为数字计时器的设计和开发提供了参考依据。
关键词：单片机；语音播报；DS1302时钟模块
字数：9000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 TTS语音播报模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 设置时间检测实物测试
5.3 计时器和倒计时实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着科学技术的日益提高，满足了人们对应用机械的高要求，数字电子秒表是利用数字电子技术把模拟信号转换成数字信号来完成的，具有直观、准确性高的特点，因此电子秒表在生活中的应用较普遍，它可广泛用于对物体的速度和加速度的测验实验，还可以运用到各项体育赛事、国防以及科学技术方面。电子元件测量显示，可精确至千分之一秒。在现代社会中，计时功能在许多领域都有广泛的应用，如运动训练、实验室研究、厨房烹饪等。数字计时器作为一种常见的计时工具，能够精确测量时间并提供便捷的计时功能，已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。然而，随着科技的不断发展，人们对于计时器的功能和便利性提出了更高的要求。
在当今业常注重工作效率的社会环境中，定时器能给我们的工作制生活以及娱乐带来很大的方便，充分利用定时器，能有效的加强我们的工作效率。秒表在生活中至关重要，举个例子来说：秒表是各种体育竞赛的必备设备，由于传统的秒表由于计时精度不够造成的误差和不公平性，因此研究电子秒表具有一定的现实意义。
本设计是基于单片机的数字秒表的设计，以STC89C52单片机为核心控制器，运用LCD12864显示时间以及倒计时、顺计时等信息；我们可以通过按键调节时间的大小以及实现计时功能并且可以通过语音播报当前的时间以及倒计时完成播报，甚至表计时可以实现毫秒级别。
1.2 国内外研究现状
随着人类科技文明的发展，人们对于时钟的要求在不断地提高。时钟已不仅仅被看成一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。高精度、多功能、小体积、低功耗是现代时钟发展的趋势。在这种趋势下，时钟的数字化、多功能化已经成为现代时钟生产研究的主导方向。
2016年崔紫腾, 李小蕊设计了基于单片机技术原理的简易秒表,该设计以AT89C52芯片作为核心元件,采用C语言为开发工具,通过数码管显示计时结果,并以Proteus和Keil软件作为开发平台,对所设计的数字秒表进行仿真,调试及优化设计,并观察实际的工作状态,从而达到预期效果[1]。
秒表是一种常用的测时仪器,数字秒表是一种准确度比较高的计时仪器.数字秒表在现代社会生活的各个领域里应用越来越多,如文体比赛,各种活动计时等.2021年赵素玲主要研究如何用AT89C51单片机控制一块2片的七段数码管,数码管自动显示从00～99,然后反复循环,也可以99～00进行倒计时.用C语言在Keil软件上编制程序代码,用Proteus软件对系统进行仿真[2]。
2014年Y Wang通过VHDL和原理图输入，在Quartus II软件平台上设计了数字秒表。它已经基于FPGA实现。本文提供了系统设计计划和功能块。经过编译和仿真，系统已下载到旋风 EP2C5Q208C8器件进行测试。结果表明，该系统可实现时间显示、启停、复位、溢出报警等功能[3]。
2019年哈拉.赫曼、U.米尔展示了如何利用集成电路技术设计秒表的算法，将IC用于各个秒表。它的IC电路在单个完整的封装中提供了异步计数器和二进制到七个段解码器。该项目强调的基本概念是组合逻辑电路概念，即D-Flip Flop。设计的秒表有分钟，秒和毫秒部分，随100Hz频率变化。项目的主要目的是应用在最近的逻辑实验室和课程讲座中装饰的技术和技能。核心组合逻辑概念在硬件和软件层面得到充分实现，以帮助我们应对当今电子世界中蓬勃发展的挑战，借助电子电路使生活更加轻松。该项目旨在提高我们创建高效复杂电路的技能[4]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
这个设计以STC89C52单片机为核心控制器，结合DS1302时钟模块、独立按键和供电电路构建了一个数字秒表系统。系统的中控部分由STC89C52单片机负责获取输入数据并进行内部处理，控制输出部分的功能。输入部分包括DS1302时钟模块，用于实现时间获取、计时和倒计时功能；独立按键，用于用户交互和控制操作；以及供电电路，确保系统供电稳定。输出部分则包括LCD12864显示模块，以图形方式显示时间、星期、计时和倒计时信息；以及语音播报模块，在计时和倒计时结束时通过语音提示提醒用户。这个数字秒表系统为用户提供了实用的计时和倒计时功能，通过显示和声音反馈使用户能够方便地掌握时间信息。
