2004年山东省大学生电子设计竞赛一等奖多功能数字钟_B题_崔山.pdfVIP

校园电子 2004年山东省大学生电子设计竞赛一等奖 多功能数字钟 （B题） ·山东大学信息科学与工程学院 崔 山　李国亮 陈元伟 辅导教师 　姜 威 · 摘要 本系统的设计电路由实时时钟模块、环境温度检测模块、电网检测模块、人机接口模块、报警模块等部分组成。其中 实时时钟采用DS12887，可实现年、月、日、时、分、秒等时间信息的采集和闹钟功能；温度检测模块由DS18B20集成温度传 感器对现场环境温度进行实时检测；电网检测模块由AD536、ICL7135等实现对电网电压有效值的采样和频率的间接测量及电网 电压的欠压、过压检测；人机接口模块由2×8键盘和CA12864A点阵液晶组成，可实现题目要求的时间显示、闹钟设置、环境 温度测量、电网电压、电网频率显示等功能；报警模块由报警蜂鸣器和带音乐芯片的扬声器等可实现闹铃控制和电网电压的过 压、欠压报警功能。 总体方案比较与论证 功能和掉电保存功能，并且可以对其方便地进行程序控制，完 全能满足题目的要求。 方案一：采用CPLD作为主控制器控制外围电路进行电压、 2．温度检测方案选择 频率测量、时钟控制、温度测量、键盘和LED控制、报警控制。 方案一：采用热电偶或热敏电阻作感温元件，但热电偶需 此方案逻辑电路复杂，且灵活性较低，不利于各种功能的扩展， 冷端补偿，电路设计复杂，热敏电阻虽然精度较高，但需要标 在测电压时将通过A/D测得的数值转化为电压有效值时有一定 准稳定电阻匹配才能使用，而且重复性、可靠性都比较差。 的困难。 方案二：采用集成温度传感器DS18B20（如图2）。该传感 方案二：采用89C55WD单片机来实现系统的控制。键 器结构简单，不需外接电路，数据传输采用one- 盘用芯片7289控制，时钟芯片采用DS12887，温度传感器 wire总线，可用一根I/O数据线既供电又传输数 采用DS18B20，市电信号电压可通过更高精度的AD536A、 据，在-10～+85℃范围内精度为±0.5℃，完全 ICL7135等测得，频率可采用测周期法间接测得。此系统硬 能满足题目±1℃的要求，且分辨率较高，重复 件简洁，将复杂的硬件功能用软件实现，因此系统控制灵 图2 性和可靠性好。 活，能很好地满足本题的基本要求和扩展要求。此方案基本 3．电压有效值测量方案选择 原理框图如图1所示。 方案一：采用分段逼近式有效值检波电路。该方法示值虽 然是被测电压的有效值，但由于放大器动态范围的限制，对于 被测信号会产生一定的波形误差，并且硬件电路搭接复杂，且 稳定性能不好。 方案二：采用真有效值转换芯片AD536和高精度A/D芯片 ICL7135测量市电有效值。将从变压器引