adxl345三维加速度传感器的屏幕可旋转数字钟设计
摘 要本文以单片机控制系统为基础，使用51单片机为控制芯片。通过C语言编写了程序代码，并用Keil软件环境进行了程序代码的优化和编译从而实现的一种能够实现时间计时、高清晰度显示、防倒置以及时间设置等功能的可旋转数字时钟控制。它是一种无需操作的智能型时钟控制器，在外界发生变动时将会随之改变方向来响应其变化。经实际调试该设计具有非常高的稳定性和使用价值，非常适合进行大量生产并逐步取代相关产品。
目录
一 引言 1
（一） 智能可旋转数字钟系统发展背景介绍 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二 方案选择及元器件介绍 2
（一）主控器的选取 2
（二）AT89C51处理器简介 2
（三） 数码管显示模块介绍 3
（四） DS1302型时钟芯片介绍 3
（五） ADXL345三维加速度传感器介绍 4
三 硬件系统设计 5
（一） 屏幕可旋转数字钟系统的硬件结构框图设计 5
（二） 51单片机最小系统 6
1.时钟电路 6
2.复位电路 6
（三）数码管及其驱动电路设计 6
（四）DS1302计时电路设计 7
（五）ADXL345三维加速度传感器电路设计 8
四 软件系统设计 9
（一） 屏幕可旋转数字钟系统的软件工作流程设计 9
（二）DS1302芯片软件工作流程设计 10
（三）ADXL345工作流程图设计 11
五 实物制作 11
（一）硬件调试 11
（二）调试问题总结 12
六 总 结 13
参考文献 14
致 谢 15
附录一 原理图 16
附录二 PCB 17
附录三 元器件清单 18
附录四 源程序 19
一 引言
智能可旋转数字钟系统发展背景介绍
所谓“屏幕可旋转数字时钟”是指系统内部被植入了一定程度的数据检测、处理等过程，使其具有处
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
理功能。它已经不再是传统意义上的可旋转数字钟系统了。程序员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能可旋转数字钟系统对内部的时间计时、语音处理和检测、显示、报警或者其他无线通信等功能。这在很大程度上颠覆了人们对于可旋转数字钟系统的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征。
可旋转数字钟系统的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代。果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中。科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能可旋转数字钟系统就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态。如：集成高精度RTC时钟、高清晰度语音芯片、环境温湿度传感器以及无线数据收发模块等。通过这些模块的有序配合，从而实现高性能的数字钟系统。智能可旋转数字钟系统的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它在一定程度上突破了人们对传统通过数字钟的想象，通过实现无线数据收发、控制等新型功能来打破传统的可旋转数字钟系统，因此设计出性能更高、功能更强的智能可旋转数字钟系统控制系统是非常必要的。
国内外发展现状
目前国内外对于智能可旋转数字钟系统的研究可谓是处于一种如火如荼的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有针对智能可旋转数字钟系统的研究小组。这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能可旋转数字钟系统带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现温湿度检测、天气预测、无线控制、闹钟和贪睡功能的智能数字钟系统；在国内，东部沿海高校也推出了类似的智能可旋转数字钟系统控制系统。
本文主要研究内容
本次论文结构安排如下：
首先是论文设计的绪论部分，对屏幕可旋转数字钟系统的发展背景以及发展现状做了简要介绍，并通过将国内外相关企业、研究小组对该系统的实现程度进行了对比，最终确立了本文的研究目标和指标。
再者对控制系统的总体设计方案进行了设计，主要对控制系统所使用的控制器、液晶屏、传感器以及其他一些所需器件进行了简要介绍，为下文的软硬件电路设计做了铺垫。
然后为屏幕可旋转数字钟控制系统的硬件电路设计章节，对51单片机最小系统以及外围电路的详细原理图进行了设计。
最后为屏幕可旋转数字钟控制系统的软件部分设计，通过对主程序以及子程序的流程图分析来描述系统的设计思路。
在功能实现上，本课题将以AT89C51单片机作为主控芯片，在片外配合晶振电路和复位电路，实现51单片机最小系统，实现对DS1302时钟芯片和ADXL345三维加速度传感器芯片的驱动；通过DS1302时钟芯片的配置，实现了北京时间计时，并通过LCD1602液晶屏实现了北京时间的高清晰度显示，与此同时通过单片机对ADXL345三维加速度传感器的驱动，实现对数字钟显示器姿态的检测，使得显示器在倒置的情况下实现显示内容的旋转，方便使用者观看。
二 方案选择及元器件介绍
（一）主控器的选取
对于主控器的选择主要结合了主控芯片性能、成本以及自身的使用经历等多方面因素，通过这些因素的权衡最终来决定本系统选用的主控器芯片，在进过了预期的筛选和对比后。最终选出了ATMEL公司的AT89C51单片机和德州仪器公司的TMS320F28335型DSP作为最终的考虑对象。
（二）AT89C51处理器简介
本文设计的单片机控制系统选用了最为常用的AT89C51单片机作为主控器件，通过它的信号采集、运算处理以及信号输出等过程来实现本系统的自动控制作用，下面来对这个芯片作简要介绍。
首先要说到的其内部存储器，AT89C51单片机之所以能够收到广大单片机爱好者和科研人员的喜爱，其中一个主要的原因就是该芯片位FLASH型器件，所谓FLASH型器件是相对于OTP和掩膜技术来说的，其中OTP型存储器指的是用户只能够对它进行一次程序烧写，而OTP存储器则是指在芯片出厂前程序就已经烧写完毕，用户不能够改写；而FLASH型器件则几乎不受烧写次数的限制，单片机学习者或者开发人员可以随意对其内部烧写的代码进行删除、覆盖或者修改，可见AT89C51单片机的方便性以及灵活性。
目录
一 引言 1
（一） 智能可旋转数字钟系统发展背景介绍 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二 方案选择及元器件介绍 2
（一）主控器的选取 2
（二）AT89C51处理器简介 2
（三） 数码管显示模块介绍 3
（四） DS1302型时钟芯片介绍 3
（五） ADXL345三维加速度传感器介绍 4
三 硬件系统设计 5
（一） 屏幕可旋转数字钟系统的硬件结构框图设计 5
（二） 51单片机最小系统 6
1.时钟电路 6
2.复位电路 6
（三）数码管及其驱动电路设计 6
（四）DS1302计时电路设计 7
（五）ADXL345三维加速度传感器电路设计 8
四 软件系统设计 9
（一） 屏幕可旋转数字钟系统的软件工作流程设计 9
（二）DS1302芯片软件工作流程设计 10
（三）ADXL345工作流程图设计 11
五 实物制作 11
（一）硬件调试 11
（二）调试问题总结 12
六 总 结 13
参考文献 14
致 谢 15
附录一 原理图 16
附录二 PCB 17
附录三 元器件清单 18
附录四 源程序 19
一 引言
智能可旋转数字钟系统发展背景介绍
所谓“屏幕可旋转数字时钟”是指系统内部被植入了一定程度的数据检测、处理等过程，使其具有处
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
理功能。它已经不再是传统意义上的可旋转数字钟系统了。程序员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能可旋转数字钟系统对内部的时间计时、语音处理和检测、显示、报警或者其他无线通信等功能。这在很大程度上颠覆了人们对于可旋转数字钟系统的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征。
可旋转数字钟系统的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代。果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中。科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能可旋转数字钟系统就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态。如：集成高精度RTC时钟、高清晰度语音芯片、环境温湿度传感器以及无线数据收发模块等。通过这些模块的有序配合，从而实现高性能的数字钟系统。智能可旋转数字钟系统的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它在一定程度上突破了人们对传统通过数字钟的想象，通过实现无线数据收发、控制等新型功能来打破传统的可旋转数字钟系统，因此设计出性能更高、功能更强的智能可旋转数字钟系统控制系统是非常必要的。
国内外发展现状
目前国内外对于智能可旋转数字钟系统的研究可谓是处于一种如火如荼的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有针对智能可旋转数字钟系统的研究小组。这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能可旋转数字钟系统带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现温湿度检测、天气预测、无线控制、闹钟和贪睡功能的智能数字钟系统；在国内，东部沿海高校也推出了类似的智能可旋转数字钟系统控制系统。
本文主要研究内容
本次论文结构安排如下：
首先是论文设计的绪论部分，对屏幕可旋转数字钟系统的发展背景以及发展现状做了简要介绍，并通过将国内外相关企业、研究小组对该系统的实现程度进行了对比，最终确立了本文的研究目标和指标。
再者对控制系统的总体设计方案进行了设计，主要对控制系统所使用的控制器、液晶屏、传感器以及其他一些所需器件进行了简要介绍，为下文的软硬件电路设计做了铺垫。
然后为屏幕可旋转数字钟控制系统的硬件电路设计章节，对51单片机最小系统以及外围电路的详细原理图进行了设计。
最后为屏幕可旋转数字钟控制系统的软件部分设计，通过对主程序以及子程序的流程图分析来描述系统的设计思路。
在功能实现上，本课题将以AT89C51单片机作为主控芯片，在片外配合晶振电路和复位电路，实现51单片机最小系统，实现对DS1302时钟芯片和ADXL345三维加速度传感器芯片的驱动；通过DS1302时钟芯片的配置，实现了北京时间计时，并通过LCD1602液晶屏实现了北京时间的高清晰度显示，与此同时通过单片机对ADXL345三维加速度传感器的驱动，实现对数字钟显示器姿态的检测，使得显示器在倒置的情况下实现显示内容的旋转，方便使用者观看。
二 方案选择及元器件介绍
（一）主控器的选取
对于主控器的选择主要结合了主控芯片性能、成本以及自身的使用经历等多方面因素，通过这些因素的权衡最终来决定本系统选用的主控器芯片，在进过了预期的筛选和对比后。最终选出了ATMEL公司的AT89C51单片机和德州仪器公司的TMS320F28335型DSP作为最终的考虑对象。
（二）AT89C51处理器简介
本文设计的单片机控制系统选用了最为常用的AT89C51单片机作为主控器件，通过它的信号采集、运算处理以及信号输出等过程来实现本系统的自动控制作用，下面来对这个芯片作简要介绍。
首先要说到的其内部存储器，AT89C51单片机之所以能够收到广大单片机爱好者和科研人员的喜爱，其中一个主要的原因就是该芯片位FLASH型器件，所谓FLASH型器件是相对于OTP和掩膜技术来说的，其中OTP型存储器指的是用户只能够对它进行一次程序烧写，而OTP存储器则是指在芯片出厂前程序就已经烧写完毕，用户不能够改写；而FLASH型器件则几乎不受烧写次数的限制，单片机学习者或者开发人员可以随意对其内部烧写的代码进行删除、覆盖或者修改，可见AT89C51单片机的方便性以及灵活性。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/967.html
