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第二届UEAL第一轮主观题 | 可控数字电子钟(韶关学院)

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可控数字电子钟

参赛队伍:韶关学院

摘  要


    本系统是基于5个模块:STC89C52RC为主控芯片的数字电子电路、STC12LE5410AD为主控芯片的LED时分显示、NRF24L01+无线传输模块、YS-SYN6288语音、DS18B20温度和DS1302时钟模块。STC89C52RC主控芯片用于驱动LCD12864显示屏和语音模块、温度和时钟模块;STC12LE5410AD主控芯片用于驱动时分显示器;NRF24L01+无线传输模块用于2块单片机芯片系统信号进行无线传输;YS-SYN6288语音、温度和时钟模块分别实现语音、温度、计时等功能其中YS-SYN6288语音模块能发出真人声音和播放音乐是本设计的一大特色


1 系统方案设计与论证



1.1主控芯片:


方案一:使用STM32作为主控芯片


方案二:使用52单片机作为主控芯片


虽然STM32的耗能比较低,但其价格相对52芯片相对显得高,而且52芯片也可以实现同样的功能,因此选择52芯片作为主控芯片。


1.2 LED时分显示器:


方案一:采用普通的LED点阵实现LED时分显示。

方案二:采用平面旋转LED点阵来实现LED时分显示。

由于普通的LED点阵虽然能实现时分显示,但对于平面旋转LED点阵,普通的LED点阵制作和编程耗时耗力,并且其视觉效果大大不如平面旋转LED点阵,因此选择方案二。


1.3无线模块:


方案一:使用无线蓝牙模块HC-06 进行传输。

方案二:使用NRF24L041+无线模块进行传输。


因为NRF24L01+的性价比比无线蓝牙模块HC-06高,且实验室有NRF24L01+无线模块,因此选择方案二。


2 系统总体框图


系统总体框图如图1所示。STC89C52RC 和 STC12LE5410AD为主控芯片,利用时钟模块温度传感器产生温度和时间并通过LCD12864液晶显示屏显示,辅以按键控制实现时间、闹钟的设置,通过语音模块实现整点报时和闹钟功能。STC89C52RC 和 STC12LE5410AD之间通过无线传输模块NRF24L01+进行信息传输,STC12LE5410AD接收数据后在旋转LED进行时间的同步显示。


                                                                                   图1 系统总体框图

3 理论分析与参数计算


1.DS18B20构成测温系统,测量的温度精度达到0.1度,测量的温度的范围在-20度到+100度之间,完全符合了温度误差不超过±1.

2. DS1302可在低电压下工作,工作电压为2.5~5.5,所以满足了项目中的3V供电。DS1302还有断点保持功能,提供的时间计时也比较精准,也满足了在精度要求不高的这个项目中。

3.NRF24L041+具有极低的电流消耗,使用NRF24L041+无线模块进行传输 ,传输距离可达30~50m,所以在5m的距离内进行传输,可使LED时分显示模块完全同步DS1302。


4 软件程序设计


该设计软件采用C语言进行模块编写。STC89C52RC的总程序主要由传感器模块,键盘服务程序,无线传输程序,及显示服务子程序构成。STC12LE5410AD单片机主要由总程序无线传输程序,LED显示程序构成。STC89C52RC主程序流程图如图2所示,STC12LE5410AD单片机主程序如图3所示,图4按键处理流程图。


   未标题-1.jpg

图2 STC89C52RC主程序流程图  


未标题-2.jpg 3  STC12LE5410AD主程序流程图


未标题-3.jpg                                                         

图4 按键处理流程图


5 测试方案与测试结果



5.1 测试仪器及测试方案

5.1.1测试仪器

                                                                                                                               表1测试仪器

仪器
型号           
精确计时器
PS960
温度计
WSS-411
卷尺
AG0030



5.1.2测试方案


(1)采用温度计测量温度,并且测量3次。

(2)采用精确计时器和卷尺分别测量时间和无线通信需要的距离,而且每组测量3次。


5.2 测试数据


(1)基础部分(无线通信在2米时)


N温度
  LCD12864显示温度值
  实 际温度值               
误差
1
20℃
20℃
0℃
2
21
20.9
0.1℃
3
19
18.5
0.5℃

N 时间显示
LCD12864显示的时间
LED显示时间               
误差
1
12: 00:   00
12:00:  00
0
2
12:  04 :  56
12:  05:  00
4s
3
12: 09: 58
12: 10:00
2s

(2)发挥部分(无线通信在6米时)


N温度
LCD12864显示温度值
实 际温度值               
  误差
1
22℃
21.5℃
0.5℃
2
20
20
0℃
3
19
18.9
0.1℃

N  时间显示
LCD12864显示的时间  
LED显示时间               
误差
1
12:14:  50
12:15:  00
10s
2
12:  19:  53
12:  20:  00
7s
3
12: 24:40
12: 25:00
20s

(3)其他部分


本设计的一大创新之处是,YS-SYN6288语音模块能发出真人声音和播放音乐是本设计的一大特色。


5.3 测试结果分析


对上述测量数据进行分析计算可知,在无线通信2米和6米时,温度的误差不超过±1℃,但时间存在一定的误差,主要的原因在于LED时分显示精确度不高,分位只能显示5的倍数的时间,使读数产生一定的误差。



6 结束语


本系统是基于数字电子钟,不但能显示时间,也能显示温度,还能进行语音整点报时和无线通信。制作的数字电子钟完全符合了项目的要求,而且通过这次项目的制作,最重要的是大家能学到很多知识,提高了团队的合作能力和动手能力。

dsweiliang  初级技神

发表于 2016-5-5 22:37:37

学习学习
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秦时茗月  见习技师
 楼主|

发表于 2016-5-10 14:13:37


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