1、 扬州市职业大学电气与汽车工程学院 毕业设计 (论文 ) 作 者 : 学 号： 教研室 : 电气自动化教研室 专 业 : 电气自动化技术 题 目 : 基于单片机控制的倒影时钟设计 指导者： 评阅者： 年 月 扬州市职业大学电气与汽车工程学院 毕业设计（论文）评语 学生姓名： 班级、学号 ： 题 目： 综合成绩： 指导者评语： 指导者 (签字 )： 2016年 5月 12 日 毕业设计（论文）评语 评阅者评语： 评阅者 (签字 )： 2016 年 5 月 13 日 答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会负责人 (签字 )： 2016 年 5 月 14 日 毕业设计（论文）中文摘要 文 献 综 述
2、摘要 21 实际科技发展迅猛，移动交互体验也在发生着潜移默化的改变。这与智能机器市场趋进于饱和、手机屏幕尺寸增长与用户对应用的认知提升有着密不可分的关联。这些人与机器的互动将更加直接并趋于本能。减少媒介的比重。 本文说明的是一个基于单片机控制的倒影时钟，单片机型号为 stc89c52 以此为核心接收检测距离为 50CM 的 NPN 型红外对射开关的信号控制各 74LS373 锁存器再给 LED 信号来控制亮灭顺序，当你将手指戳在时钟中心时，两对传感器同时感应到有物体遮挡，其它的 LED 都会关闭，只留下三颗 LED 灯。它们照向手指，使手指形成阴影，分别代表小时、分钟、秒数。 倒影时钟实质上就
3、是工艺、技术、与交互体验于一体的现代科技组合，它使用户成为整个产品中不可或缺的最重要组成部分。体现了人与机器的交互，本质上就是指 人 与 计算机 的交互， 或者也可以理解为人与“含有计算机的机器”的交互。 关键词 stc89c52、 74LS373、 LED、光电开关 1.绪论 _ 1 1.1 倒影时钟研究的目的和意义 _ 1 第二章 课题主要研究内容 _ 2 2.1 课题设计的内容 _ 2 2.2 课题设计的方法 _ 2 2.3 总体方案设计 _ 2 2.3.1 系统框图 _ 2 2.3.2 功能设定 _ 3 2.3.3 硬件的选择 _ 3 第三章 倒影时钟的硬件设计 _ 4 3.1 倒影时
4、钟系统简介 _ 4 3.1.1 系统硬件结构及原理 _ 4 3.2 STC89C52 单片 机简介 _ 4 3.2.1 STC89C52 单片机接口电路 _ 6 3.2.2 复位电路模块 _ 6 3.3 传感器的选用 _ 7 3.3.1 红外对射开关传感器 _ 7 3.3.2 18b20 温度传感器 _ 7 3.3.3 18b20 接口方式 _ 13 3.4 74LS373 八 D 锁存器电路设计 _ 14 3.5 红外对射开关电路设计 _ 16 3.6 键盘电路设计 _ 17 3.7 LED 投影电路设计 _ 17 本章小结 _ 19 第四章 倒影时钟的软件设计 _ 20 4.1 系统软件设
5、计思路 _ 20 4.2 主程序设计 _ 21 4.2.1 主程序模块 _ 21 4.2.2 74LS373 锁存器模块 _ 22 4.2.3 LED 投影模块 _ 22 4.2.4 温度检测模块 _ 23 4.2.5 按键模块 _ 24 本章小结 _ 25 第五章 仿真测试 _ 26 5.1 常见的硬件故障 _ 26 5.2 软件的调试方法 _ 26 5.3 硬件的调试方法 _ 26 总结 _ 27 致谢 _ 28 参考文献 _ 29 附录一 _ 30 附录二 _ 30 专科毕业设计（论文） 1 第 1 页 共 41 页 1.绪论 1.1 倒影时钟研究的目的和意义 从早期的指示灯与机械开关结
6、合的操纵方式 终端和键盘结合的字符操作界面 (80 年代 )的操纵方式等交互装置，发展到的了现在声音识别、触摸屏、增强现实（ AR）等丰富感知能力的交互设备，日后人机交互会更加完美，不需要专门的交互操作作为桥梁，直接进入思想交互的阶段。人机交互的方式是指人和产品之间的联系手段。 MCU 接收到信号后进行处理，再传送至反馈环节。交互体验设计出现在 20 世纪 80 年代，由 IDEO 创始人之一比尔在一九八四年的一次设计会议上提出的。它致力于如何提高人们在使用产品时的舒适性、便捷性、有效性，交互设计涉及 领域广。本次设计的倒影时钟是从其中的一方面深入浅出的讲解了人机交互的表达方式。倒影时钟实质上
7、就是工艺、技术、与交互体验于一体的现代科技组合，它将使用产品的人成为了不可或缺的最重要的组成部分。此应用将会对人类的生活产生重要的影响，可以说本课题的研究意义深远。 专科毕业设计（论文） 2 第 2 页 共 41 页 第二章 课题主要研究内容 2.1 课题设计的内容 以 STC89C52 单片机为核心、传感器为辅。实现光影显示时钟行走功能 2.2 课题设计的方法 了解掌握课题中涉及的各个学科、各领域中的信息点； 用 proteus 仿真绘图软件进行原理图的绘制仿 真与调试； 查找作品中相关元器件的使用手册。 2.3 总体方案设计 本设计由 STC89C52 单片机 为核心接收检测距离为 50C
8、M 的 NPN 型红外对射开关的信号控制各 74LS373 锁存器， 再将锁存器输出端连接至各 LED 灯 ，控制其亮灭先后顺序，产生倒影时钟。 2.3.1系统框图 如图 2-1 所示 专科毕业设计（论文） 3 第 3 页 共 41 页 图 2-1 系统框图 2.3.2功能设定 由红外对射开关向 MCU 提供开关信号， MCU 内部处理好后将处理的信号传送给各 74ls373 锁存器，再由锁存器传送信号给各个 LED，显示部分为时分秒 LED 灯，各 LED 灯指向中心用来产生倒影，产生时钟影像。 2.3.3 硬件的选择 STC89C52 使用了 MCS-51 内核，它程序的写入与消除采用了电
9、可擦写的技术，能够对程序进行成千上万次的进行消除与写入，由于这一方便的特性，成为了广大电子爱好者的首选控制器，同时也为嵌入式控制设计提供了廉价而方便的选择。 传感器采用 检测距离为 50CM 的 NPN 型红外对射开关，锁存器采用 八 D 锁存器74ls373. 专科毕业设计（论文） 4 第 4 页 共 41 页 第三章 倒影时钟的硬件设计 3.1 倒影时钟系统简介 基于 STC89C52 的倒影时钟是以人机交互体验为背景，设计由 STC89C52 单片机 为核心接收检测距离为 50CM 的 NPN型红外对射开关的信号控制各 74LS373锁存器， 再将锁存器输出端连接至各 LED 灯 ，控制
10、其亮灭先后顺序，产生倒影时钟。 3.1.1系统硬件结构及原理 本文研究的倒影时钟是以 STC 公司生产的一种低功耗、高性能 的 微控制器STC89C52 为控制核心，由 检测距离为 50CM 的 NPN 型红外对射开关作为输入信号的接收端，在由 74LS373 锁存器接收 MCU 处理后的信号，将其分别送至指定的 LED灯， 灯光照向时钟中心物体，形成时钟倒影。实现人机交互的过程。 3.2 STC89C52单片机简介 近代计算机技术飞速发展。单片机则作为计算机技术中的一个分支，具有集成高、可靠、控制能力强、低电压低功耗、体积小、易于嵌入等优点。 广泛应用于工业、自动化行业、家用电器、智能玩具等
11、多方面领域。 其中有三化 亦指：巨型化，单片化，网络化。 STC89C52 是 美国宏晶 公司生产的一种低功耗、高性能的CMOS8 位微控制器，此芯片相比于传统的 51 芯片做了非常多的完善。故而有传统51 所没有的功能， STC89C25RC 单片机 它采用了 Flash 存储技术，大大的减少了单片机制作原材料成本，并且在软件系统 的兼容方面它很好的与之前的单片机能够实现兼容，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 STC89C52 使用了 MCS-51 内核，它程序的写入与消除采用了电可擦写的技术，能够对程序进行成千上万次的进行消除与写入，由于这一方便的特性，成为了广大电子爱好者的
12、首选控制器，同时也为嵌入式控制设计提供了廉价而方便的选择。 STC89C52 芯片管脚 如图 3-1 所示 专科毕业设计（论文） 5 第 5 页 共 41 页 主要接口功能如下： (1) 电源线 89C52 单片机的电源线有以下两种 : a) Vcc： +5V 电源线。 b) Vss：接地线。 (2) 89C52 单片机的外接晶体引脚 a） XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。 b） XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用内部振荡器时，该引脚悬空。 (3)控制线 89C51 单片机的控制线有以下几种： a） RST：复位输入端，高电平有效。 b） ALE/PROG：地址锁存允许 /编程线。 c） ：外部程序存储器的读选通线。 d） /Vpp: 片外 ROM 允许访问端 /编程电源端。 (4) I/O 接口组成（ 32 根 I/O 接口线）及功能 图 3-1 STC89C52 芯片管脚图
