基于单片机的电子时钟的设计-毕业论文

1、.PAGE . . . . . . .专业 . .毕业论文设计题 目：基于单片机的电子时钟的设计 学 号：专 业： 电子信息工程技术 指导教师：2012年 6 月设计选题表2012 年 6 月 1 日摘 要 传统的数字电子时钟采用了较多的分立元器件，不仅占用了很大的空间而且利用率也比很低，随着系统设计复杂度的不断提高，用传统时钟系统设计方法很难满足设计需求。单片机是集CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种接口于一体的微控制器。它体积小、本钱低、功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。而51系列的单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。本文设计的电子时钟是基于51单片机，同时使用c

2、语言为程序设计语言，从而克制传统电子时钟的弊端。本设计拟实现的根本功能为单片机计时显示功能。能够表达单片机电子时钟的可扩展优越性，参加时间调整程序，使用按钮，调整年月日及时间；参加阴历显示功能。关键词：单片机，电子时钟，c语言ABSTRACT Traditional digital electronic clock with a greater amount of discrete ponents, not only takes up a lot of space and utilization than low, as the system design ple*ity continues

3、to improve, the clock system design using traditional methods are difficult to meet the design requirements . Microcontroller is a CPU, RAM, ROM, timer / counter and a variety of interfaces in one of the micro-controller. Its small size, low cost, powerful, widely used in smart products and industri

4、al automation. And 51 of the microcontroller MCU is the most typical and most representative one. This design is based on 51 single-chip electronic clock, using both assembly language for the programming language, to overe the drawbacks of conventional electronic clock. The design of the basic funct

5、ions to be achieved for the microcontroller timer display. SCM can reflect the scalability advantages of electronic clock, add time to adjust, the use of buttons, adjust the date and time of year, month; to join the lunar calendar display. Keywords: microcontroller, electronic clock, assembly langua

6、ge 目录 TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc294860050摘 要 PAGEREF _Toc294860050 h 7HYPERLINK l _Toc294860051ABSTRACT PAGEREF _Toc294860051 h 8HYPERLINK l _Toc294860052第 一 章 绪 论 PAGEREF _Toc294860052 h 10HYPERLINK l _Toc2948600531.1单片机的定义 PAGEREF _Toc294860053 h 10HYPERLINK l _Toc2948600541.2 单片机分类 PAGEREF _

7、Toc294860054 h 11HYPERLINK l _Toc2948600551.3 单片机的特点 PAGEREF _Toc294860055 h 11HYPERLINK l _Toc2948600561.4单片机的应用领域 PAGEREF _Toc294860056 h 11HYPERLINK l _Toc2948600571.5电子时钟的特点及应用领域 PAGEREF _Toc294860057 h 12HYPERLINK l _Toc294860058第二章 MCS-51单片机简介 PAGEREF _Toc294860058 h 13HYPERLINK l _Toc29486005

8、92.1 单片机的构造 PAGEREF _Toc294860059 h 13HYPERLINK l _Toc2948600602.2 单片机的存储器 PAGEREF _Toc294860060 h 16HYPERLINK l _Toc294860061第三章 数码管的简介 PAGEREF _Toc294860061 h 19HYPERLINK l _Toc2948600623.1 数码管的分类 PAGEREF _Toc294860062 h 19HYPERLINK l _Toc2948600633.2 数码管的应用 PAGEREF _Toc294860063 h 20HYPERLINK l _

9、Toc294860064第四章 电子时钟的设计 PAGEREF _Toc294860064 h 21HYPERLINK l _Toc2948600654.1 可实现的功能 PAGEREF _Toc294860065 h 21HYPERLINK l _Toc2948600664.2 软件设计流程 PAGEREF _Toc294860066 h 22HYPERLINK l _Toc2948600674.3 电子时钟设计的局部主要流程 PAGEREF _Toc294860067 h 25HYPERLINK l _Toc294860068第五章 电子时钟的仿真 PAGEREF _Toc29486006

10、8 h 25HYPERLINK l _Toc2948600695.1 单片机调试仿真软件 PAGEREF _Toc294860069 h 25HYPERLINK l _Toc2948600705.2 电子时钟的仿真 PAGEREF _Toc294860070 h 27HYPERLINK l _Toc2948600715.3 整机的仿真及调试 PAGEREF _Toc294860071 h 29HYPERLINK l _Toc294860072完毕语 PAGEREF _Toc294860072 h 32HYPERLINK l _Toc294860073致 PAGEREF _Toc29486007

11、3 h 33HYPERLINK l _Toc294860074参考文献 PAGEREF _Toc294860074 h34第 一 章 绪 论1.1单片机的定义 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大局部功能集成在一个小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大局部部件：CPU、存、部和外部总线系统，目前大局部单片机还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器Microcontroller，是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片仅有CPU的专

12、用处理器开展而来，最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小、更容易集成于复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的开展便分道扬镳1。单片机技术是现代电子工程领域一门迅速开展的技术，它的应用已经渗透到各种嵌入式系统中。可以毫不夸地说:掌握单片机技术是电子信息类专业学生就业的一个重要条件。同时单片机技术又是一门实践性很强的学科。只有我们不断地通过实践研究才能学习好单片机课程。1.2 单片机分类按照单片机的类型，单片机有：151系列单片机，为首推系列单片机。其中首推Intel公司的单片机

13、 4K字节的一次性程序存储器OTP。2具有ISP功能的单片机，ISP功能能够实现在系统可编程，可以省去通用的编程器，单片机在用户板上即可下载和烧录用户程序，而无需将单片机从生产好的产品上取下。3PIC系列单片机，PIC单片机系列是美国微芯公司Microship的产品，CPU采用RISC构造，具有精简的指令集。PIC系列单片机的I/O口是双向的，其输出电路为CMOS互补推挽输出电路。具有在线调试及编程ISP功能。4AVR单片机：AVR单片机是Atmel公司推出的较为新颖的单片机其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。AVR型号的管脚，与对应的51系列兼容。5 AT89S52 单片机： AT89S5

14、2是一种低功耗、性能高具有8K 在系统可编程Flash存储器，向下完全兼容51子系列。1.3 单片机的特点单片机是以工业测控对象、环境、接口特点出发向着增强控制功能，提高工业环境下的可靠性方向开展。主要特点如下：种类多，型号全提高性能，扩大容量，性能价格比高增加控制功能，向真正意义上的“单片机开展低功耗1.4单片机的应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的平安保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控

15、玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域2，大致可分如下几个畴：在智能仪器仪表上的应用在工业控制中的应用在家用电器中的应用在计算机网络和通信领域中的应用 单片机在医用设备领域中的应用在各种大型电器中的模块化应用此外，单片机在金融，科研、教育航空航天等领域都有着十分广泛的用途。采用以上方案具有以下优势:从经济性、可移植性、可推广性角度讲，建立这样的课程设计平台是非常有意义的

16、;利用仿真系统，可以节约开发时间和开发本钱，同时具有很大的灵活性和可扩展性。为了更好地学习单片机，我们采用Proteus软件与Keil软件整合构建单片机虚拟实验平台。首先我们要在PC上利用Proteus软件自己搭建硬件电路，并利用系统提供的功能完成电路分析、系统调试和输出显示的硬件设计局部;同时在Keil软件中编制程序，进展相应的编译和仿真，完成系统的软件设计局部。当系统的设计工作完成后，就可以在PC上看到最终的运行效果。最后再通过proteus设计PCB，再完成真正硬件的调试。1.5电子时钟的特点及应用领域时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的根底。在一个单片机的应用

17、系统中，时钟有两方面的含义：一方面是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢3；另一方面是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机部的可编程定时/计数器来实现，一是用专门的时钟芯片实现。数字钟能长期、连续、可靠、稳定地下作;同时还具有体积小，功耗低等特点，便于携带，使用方便。同时由于数字集成电路的开展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度远远超过老式钟表.钟表的数字化给人们生产生话带来了极大的方便，而且大扩展了钟表原先的报时功能，数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装

18、置。使得电子时钟广泛应用于个人家庭、车站、码头、办公室等场所的各个角落，已成为人们口常生话中不可缺少的必需品。第二章 MCS-51单片机简介2.1 单片机的构造MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的构造更先进，功能更强，在原来的根底上增加了更多的电路单元和指令,指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，MCS-51系列单片机主要包括8031、图2.18051和8751等通用产品。 MCS-51的引脚说明MCS-51单片机构造框架4如图2.1MCS-51系列单片机

19、中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP构造，下列图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明： 图2.2Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开场工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用存放器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开场执行程序。然而，初始复位不改

20、变RAM包括工作存放器R0-R7的状态，8051的初始态。8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下列图2.3。此外，RESET/PDF还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机部RAM的数据不丧失。图2.32.2 单片机的存储器单片机的构造有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)构造，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的构造，即普林斯顿(Princeton)构造。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛构造的形式。 程序存储空间程序存储空间可以被映射为部程序存储器或者外部程序存储器。AT8

21、9C51单片机部具有的4KB程序存储器被映射到程序存储空间的0000H0FFFH区间。这局部程序存储空间也可以被映射为外部程序存储器，它具体被映射为哪一种程序存储器取决于引脚 引脚31所接的电平。当引脚为高电平，部程序存储器被映射到这局部程序存储空间；当引脚为低电平，外部程序存储器被映射到这局部程序存储空间。高于0FFFH的程序存储空间只能被映射为外部程序存储器。 数据存储空间AT89C51的部数据存储器有256字节，它们被分为两局部：高128字节和低128字节。低128字节的部数据存储器是真正的RAM区，可以被用来写入或读出数据。这一局部存储容量不是很大，但有很大的作用。它可以进一步被分为3

22、局部，如图2.4所示。图2.4 部数据存储器低128字节在部数据存储器低128字节中，地址从00H1FH的最低32个字节组成4组工作存放器，每组有8个工作存放器。每组中的8个工作存放器都被命名为从R0到R7。在一个具体时刻，CPU只能使用其中的一组工作存放器。当前正在使用的工作存放器组由位于高128字节的程序状态字存放器PSW中第3位RS0和第4位RS1的数据决定。程序状态字存放器中的数据可以通过编程来改变，这种功能为保护工作存放器的容提供了很大的方便。如果用户程序中不需要全部使用4组工作存放器，则剩下的工作存放器所对应的部数据存储器也可以作为通用数据存储器使用。【4】工作存放器在部数据存储器

23、中的地址映射如表1.1所示。表1.1 工作存放器地址映射表0组RS1=0，RS0=01组RS1=0，RS0=12组RS1=1，RS0=03组RS1=1，RS0=1地址存放器地址存放器地址存放器地址存放器00HR008HR010HR018HR001HR109HR111HR119HR102HR20AHR212HR21AHR203HR30BHR313HR31BHR304HR40CHR414HR41CHR405HR50DHR515HR51DHR506HR60EHR616HR61EHR607HR70FHR717HR71FHR7在工作存放器区上面，部数据存储器的地址从20H2FH的16个字节围，既可以通过

24、字节寻址的方式进入，也可以通过位寻址的方式进入，位地址围从00H到7FH5。字节地址与位地址的对应关系。部数据存储器地址从30H7FH局部仅可以用作通用数据存储器。部数据存储器的高128字节被称为特殊功能存放器SFR区。特殊功能存放器被用作CPU和在片外围器件之间的接口【6】，它们之间的联系方框图如图2.5所示。图2.5 殊功能存放器SFR工作框图CPU通过向相应的特殊功能存储器写入数据实现控制对应的在片外围器件的工作，从相应的特殊功能存储器读出数据实现读取对应的在片外围器件的工作结果。在AT89C51单片机中，包括前面提到的程序状态字存放器PSW的特殊功能存储器共有26个，它们离散地分布在8

25、0HFFH的部数据存储器地址空间围7，对于没有定义的存储单元用户不能使用。如果向这些存储单元写入数据将产生不确定的效果，从它们读取数据将得到一个随机数。对于字节地址低位为8H或者FH的特殊功能存储器，既可以进展字节操作，也可以进展位操作。例如前面提到的用来确定当前工作存放器组的程序状态字存放器PSW，它的地址为00H，因此对它可以进展字节操作，也可以进展位操作。采用位操作可以直接控制程序状态字存放器中的第3位RS0或第4位RS1数据而不影响其他位的数据。低位地址不为8H或FH的特殊功能存储器只可以进展字节操作，当需要修改这些特殊功能存储器中的*些位时，对其他的位应注意保护【3】。片外数据存储空

26、间可以被映射为数据存储器、扩展的输入/输出接口、模拟/数字转换器和数字/模拟转换器等。这些外围器件统一编址，所有外围器件的地址都占用数据存储空间的地址资源，因此CPU与片外外围器件进展数据交换时可以使用与访问外部数据存储器一样的指令。CPU通过向相应的外部数据存储器地址单元写入数据实现控制对应的片外外围器件的工作，从相应的外部数据存储器地址单元读出数据实现读取对应的片外外围器件的工作结果。第三章 数码管的简介3.1 数码管的分类数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元多一个小数点显示；按能显示多少个“8可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元

27、连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳极数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极()的数码管。共阳极数码管在应用时应将公共极接到+5V，当*一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当*一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴极数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极()的数码管。共阴极数码管在应用时应将公共极接到地线GND上，当*一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当*一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮【8】。 数码管驱动方式的分类数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方

28、式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 静态显示驱动9静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进展驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进展驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5840根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：，实际应用时必须增加译码驱动器进展驱动，增加了硬件电路的复杂性。 动态显示驱动数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每

29、个数码管的公共极增加位选通控制电各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到一样的字形码，但终究是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制翻开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口

30、，而且功耗更低【5】。3.2 数码管的应用数码管是一类显示屏 通过对其不同的管脚输入相对的电流会使其发亮从而显示出数字。可以显示、时间、日期、温度等所有可以用数字代替的参数。由于它的价格廉价使用简单，所以在电器特别是家电领域应用极为广泛，如：空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管其他家电也用液晶屏与荧光屏。 数码管使用的电流与电压10电流：静态时，推荐使用10-15mA；动态时，16/1动态扫描时，平均电流为4-5mA，峰值电流50-60mA。电压：中选择红色时，使用1.9V；中选择绿色时，使用2.1V。第四章 电子时钟的设计4.1 可实现的功能1采用六位数码管显示小时、分钟、秒

31、，并且可以任意设定时间。2可以查看并且设定日期，日期采用年、月、日的显示方式。3可以查看并设定闹钟，闹钟的显示方式采用与时间一样的显示方式。4可以查看并设定星期，数码管的最后一位显示星期，用数字8表示星期日。5系统设定详细说明：系统的初始状态为显示时钟状态，此时显示小时、分钟、秒。初始状态下，按K0键进入时间调整程序，按K1键查看闹钟，按K2键查看日期，按K3键查看星期。进入时间调整状态后，首先调整分钟，此时分钟闪烁显示，按K1键加一，按K2键减一。按K0键开场调整小时，此时小时闪烁显示，按K1键加一，按K2键减一，再按K0键后系统返回到显示时间状态。在调整时间状态下按下K3键进入调整闹钟状态

32、，此时显示原先的闹钟时间，并且闹钟分钟闪烁显示，此时按K1键加一，按K2键减一；调整后按K0键转换到闹钟小时调整单元，此时按K1键加一，按K2键减一。闹钟调整完毕后按K0键回到调整时间状态，按K3键转到调整日期状态。在调整日期状态下，日单元闪烁显示，此时按K1键加一，按K2键减一；按下K0键进入调整月，此时按K1键加一，按K2键减一；按下K0键进入调整年，此时按K1键加一，按K2键减一。此时按下K0键返回到调整时间状态，按下K3键进入调整星期状态。在调整星期状态下，星期闪烁显示，此时按K1键加一，按K2键减一。按下K0键返回到调整时间状态。此时分钟闪烁显示，按K0键开场调整小时，此时小时闪烁显

33、示，再按K0键后系统返回到显示时间状态。4.2 软件设计流程 秒计数器的计数时钟信号为1Hz的标准信号，可以由CPLD板上提供的20MHZ的信号通过分频得到。秒计数器的进位输出信号作为分钟计数器的计数信号，分钟计数器的进位输出信号又作为小时计数器的计数信号11.设计一个同时显示时、分、秒6个数字的数字钟，则需要6个七段显示器。假设同时点亮这6个七段显示器，则电路中会产生一个比拟大的电流，很容易造成电路烧坏，我们通过扫描电路来解决这一问题，通过产生一个扫描信号LT(0)一LT(5)来控制6个七段显示器，依次点亮6个七段显示器，也就是每次只点亮一个七段显示器。只要扫描信号的频率超过人的眼睛视觉暂留

34、频率24Hz以上，就可以到达尽管每次点亮单个七段显示器，却能具有6个同时显示的视觉效果，而目显示也不致闪烁抖动。其中6位扫描信号一方面控制七段显示器依次点亮，一方面控制6选1选择器输出相应显示数字。控制电路用来将控制时钟的一些功能参加到整个正常计数的显示电路中，通过最终的显示来验证控制电路的正确性【12】。图4.1为整体系统设计标图下页图4.1。图4.1主程序流程图图4.2计时中断效劳程序流程图4.3 电子时钟设计的局部主要流程C语言是计算机提供应用户的最快最有效的语言，也是能够利用计算机的所有硬件特性并能够直接控制硬件的唯一语言。对于对电子时钟的设计这样的程序来说，用c语言是最快最有效的语言

35、，下面是用c语言进展编写的基于单片机的电子时钟的设计的局部主要流程程序见附录第五章 电子时钟的仿真5.1 单片机调试仿真软件源文件的输入：Keil单片机模拟调试软件集成了一个文本编辑器，用该文本编辑器可以编辑源程序。翻开FILE“NEW就翻开的此编辑器。在图5.1中已经完成了汇编语言源文件的输入，并且完成了源程序向当前工程的添加。然后再创立工程的步骤如下：翻开project“new uvision project然后显示一个对话框，在对话框里选择ATMEL,在ATMEL的下拉框中找AT89C51选择后点击“OK就创立了一个工程，注意：创立时把此工程保存在熟悉的文件夹里，以便于后面的查找使用。图

36、5.1 Keil单片机模拟调试软件的集成开发环境完成c语言源文件的输入后，接着需要把c语言源文件参加工程之中。选择图5.1中的工程管理器窗口的子目录Source Group 1，再单击鼠标右键翻开快捷菜单。在快捷菜单中选择“Add File to Group“Source Group 1”，参加文件对话框被翻开。在这个对话框的“查找围下拉列表框中选择存储汇编语言源文件的文件夹，在“文件类型下拉列表框中选择Asm Source file*.a*；*.src，这时存储的d语言源文件将显示出来。双击要参加的文件名，或者选择要参加的文件名再单击Add按钮即可完成把d语言源文件参加工程。这时工程管理窗口

37、的文件选项卡中子目录Source Group 1下出现一个c语言源文件，如图5.1所示。Proteus软件：Proteus 是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。PROTEUS软件由Labcenter公司开发，是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台，可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能，是目前唯一能够对各种处理器进展实时仿真、调试与测

38、试的EDA工具。微控制器系统相关的仿真需建立编译和调试环境，可选择Keil C51uVision2 软件。该软件支持众多不同公司的芯片，集编辑、编译和程序仿真等于一体，同时还支持PLM、汇编和C语言的程序设计。它的界面友好易学，在调试程序、软件仿真方面有很强大的功能。其革命性的功能是：将电路仿真和微处理器仿真进展协同，直接在基于原理图的虚拟原型上进展处理器编程调试，并进展功能验证，通过动态器件如电机、LED、LCD、开关等，实时看到运行后的输入、输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等， Proteus为我们建立了完备的电子设计开发环境。5.2 电子时钟的仿真选择仿真元器件在进

39、展仿真之前对所需的仿真的元器件的选择也是很重要的，所需仿真元器件的好坏直接影响到仿真的效果，如果选择的元器件比拟不太合理可能使仿真的结果不理想，甚至会导致仿真的失败。下表列出本次设计中用到的元器件【14】：在进展元器件的选择后，并且在keil上完成程序的编写测试后我们就可以着手进展电子时钟的仿真了。在数字电子时钟程序初步编完之后，利用单片机硬件仿真软件进展仿真和调试，同时对程序进展适当的修改11。该设计在仿真及调试过程中应注意以下几点：1.单片机时间基准振荡电路中振荡晶体频率的选择必须要和程序中的时间基准相一致。2.由于单片机处理数据过程中要响应中断等原因，而中断效劳程序所花费的时间必须在中断

40、返回后在计时单元中扣除掉，否则准确度会变差。3.在仿真调试中调试数码管的发光时间时，需要反复修改程序中的给定的时间，直到整体上的显示效果较好，不会有闪烁的现象产生12。在proteus软件中进展电子时钟电路原理图的绘制，绘制结果如5.2所示，在电子时钟仿真的原理图此图中的核心局部是左边的89c51单片机中部有显示驱动芯片MA*7219，右上局部是一个八段的数码管显示屏，数码管下面为四个按键，图中的左下部的那个芯片为时钟芯片DS1302，时钟芯片右部为蜂鸣器，原理图中还有单片机的晶振电路和单片机的复位电路。DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可

41、以对年、月、日、周日、时、分、秒进展计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进展同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302部有一个318的用于临时性存放数据的RAM存放器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进展涓细电流充电的能力。MA*7219是MA*IM公司生产的串行输入/输出共阴极数码管显示驱动芯片，一片MA*7219可驱动8个7段包括小数点共8段数字LED、LED条线图形显示器、或64个分立的LED发光二级管。该芯片具有10MHz传输率的三线

42、串行接口可与任何微处理器相连，只需一个外接电阻即可设置所有LED的段电流。它的操作很简单，MCU只需通过模拟SPI三线接口就可以将相关的指令写入MA*7219的部指令和数据存放器，同时它还允许用户选择多种译码方式和译码位。此外它还支持多片7219串联方式，这样MCU就可以通过3根线即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线控制更多的数码管显示。各器件的作用：89c51单片机是总体的控制器整个电子时钟的CPU，源程序的加载、电路的控制、数据的加载、传送等都在单片机这一局部。显示驱动芯片MA*7219是连接单片机和数码管的芯片。数码管显示屏其显示作用，是信号的显示，是本设计中唯一的显示设备。按键是对时间

43、、日期等的调整或输入，其具体操作方法下节有具体介绍。时钟芯片DS1302是系统中的计时芯片，它对年、月、日、时、分、秒等的计时，它采用三线接口与CPU进展同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号。蜂鸣器起闹钟扬声功能。另外单片机的晶振电路和复位电路属于电路局部，是信号数据的传输。5.3 整机的仿真及调试调试：把编写完的源程序放在KEIL软件中，先自行检查下程序是否有误，更改有误的局部，再创立工程进展程序一个一个地调试，把调试结果显示有误的局部找出，检查错误的原因然后再进展更改，更改后再进展调试，再找出错误进展更改，依次循环进展，至到程序调试成功为止。调试结果如图5.2： 调试结果图

44、5.2仿真：仿真是把KEIL中生成的源程序找出，并加载到单片机，检查原理图的设计是否有误，更改有误的局部，然后进展仿真，看仿真结果是否正确，如果不正确或者不显示结果，就再此检查原理图进展更改直到能顺利地仿真出结果。如上图5.3为电子时钟整机仿真图：该设计在仿真及调试过程中应注意以下几点：1.单片机时间基准振荡电路中振荡晶体频率的选择必须要和程序中的时间基准相一致。2.由于单片机处理数据过程中要响应中断等原因，而中断效劳程序所花费的时间必须在中断返回后在计时单元中扣除掉，否则准确度会变差。3.在仿真调试中调试数码管的发光时间时，需要反复修改程序中的给定的时间，直到整体上的显示效果较好，不会有闪烁

45、的现象产生。此仿真结果的主要实现1)将其电源键翻开，按下电源开关即开场常工作，8个数码管显示依次是时、分、秒、温度，各占两位。 2)按键说明:复位键，当发现系统运行不正常，进入死循环，显示数值。严重失真时，按复位键，其部功能为使用单片机复位。强行使单片机从头开场运行，跳出错误区。日期显示键，该键接外部中断零1NT0引脚)。通过中断效劳子程序来到达显示的年、月、日、星期的目的。其中每项占两位，年份只显示后两位，如06 06 06 03表示06年06月06号星期三。中断程序只进展一秒，后返回主程序，显示时、分、秒、温度。调时键TS按下此键进入调时子程序，按一下调分钟，两下调时，三下调星期，四下调日

46、期，五下调月份，六下调年份的低两位，七下调年份的高两位。ADD键表示增加，每按一下增加一，DWC键表示减少，每按一下减少一，三个键组合在一起完成调时功能。具体的按键使用：当进入调整功能时，按第一个键K1进展减运算，按第二个键K2进展加运算。按下第三个键K3,实现日期时间调整及定时功能，等数字闪烁后，按一二键进展加减，从而可以进展具体日期时间调整。当定时设定后，到预定时间后，时钟会发出连续的蜂鸣声。按下第四个键K4，可以进展时间日期切换，8位LED数码管将显示时间或日期，采用24小时制。完毕语本文通过对电子时钟的设计仿真，使自己对单片机和c语言有了进一步的温故掌握。在设计过程中，吸收了前辈的一些

47、先进的理论成果，也对小军同志的时钟设计经历进展了借鉴。我在设计中总结出了一个重要的经历:一切问题都要结合实际进展设计。因为不同的设计技术或者设计思想都有自身的优点和局限性，只有根据具体的设计要求，才能顺利地进展设计仿真，也才能对己有的设计方法进展创新。本装置所实现的功能为时钟功能。由于时间和日期都是通过特定的芯片来获得的，单片机只起到控制和转换的作用，在精度方面不受单片机性能和程序的限制，故容易保障其精度和效率。本次设计有较大的进展，取得了较好的效果，对单片机软硬件资源和接日扩展都有深入的学习。也学习了时钟芯片12887的根本原理和使用方法。本设计是学习单片机的较佳选择。但是设计还有诸多功能没

48、有完善，以后有时机会继续完善其相应的功能。设计缺乏：本系统所采用的显示模块LED较多，占用了不少资源，包括线路板、 单片机端口等，同时使得电路稳定性下降； 由于时间比拟紧迫，未能开发出更多的功能以表达单片机电子时钟的优越性。 本系统上可实现的功能:1.实现秒表功能； 2.实现闹铃功能，当所定的时间到时，产生断续的蜂鸣声；3.具有天数倒计时功能，例如：距科技文化艺术节开幕还有*天；以上的功能由于时间紧迫未能完成。 但这些功能的开发都具有可行性， 这也就是单片机可扩展功能的优越性之所见，有待于继续开发。报告完毕，请教师和同学们批评指正！ 大家！ TOC o 1-3 h z u 致 本课题的研究和论

49、文的完成是在曾教师的悉心指导和热情关心下完成的。教师严谨的治学态度、丰富的实践经历、兢兢业业的工作精神使我受益匪浅。教师豁达的胸怀对我树立正确的人生观和价值观产生了积极的影响。在教师的指导和帮助下，我的专业知识水平和学习能力都得到了很大的提高。我在人生道路上的每一个脚印都凝聚着教师的心血。跟随教师学习这两年所获得的知识将是我一生中最珍贵的财富。在此谨向曾教师表示崇高的敬意和衷心的感!感教师在研究工作中对我进展的悉心指导，并为我的学习提供了良好的条件，使我的论文的撰写得以顺利进展。感曾教师在我的学习和生活中给予的教导和帮助。最后感生我育我的父母!感你们一直以来对我的无私关爱和默默奉献。参考文献

50、1周昌七，电工，2006年11月，总第225期，“桌面电子时钟制作“ 2，小军，*高专学报，2006年4月，第9卷第2期“用单片机实现电子时钟“ 3同洲，郭华帅，中国传媒大学学报，2009年3月，第16卷第1期，“电子时钟仿真及FPGA实现“4吴镇宇，2005年9月，“片上时钟系统的研究与的设计“5 建忠，2004年，电子科技大学，“单片机原理及应用“6彩兰 海琳，计算机与信息技术，软件纵横，“基于C语言为核的电子时钟设计“ 7小军，*高专学报，2006年4月，第9卷第2期，“用单片机实现电子时钟“8颜学超，2006年5月，“一种实时时钟芯片的设计“9翟玉文 徐宏亮 岩，化工学院学报，2007

51、年1月，“实用多功能电子时钟设计“ 10同洲，郭华帅，中国传媒大学学报，2009年3月第16卷第1期，“电子时钟仿真及FPGA实现“11吴镇宇，2005年9月，“片上时钟系统的研究与的设计“12简宁，企业科技与开展，2010年第16期，“电子时钟仿真实现“13徐得波，广英，2004年9月，自然科学，“单片机动态可调电子时钟系统“14戴勇，斌儒，“国外电子元器件“2008年第7期，“基于AVR单片机Mega16的电子时钟的设计“15 何翠萍，晓刚，周功海，煤矿现代化，2007年1月第1期，“单片机控电子时钟的设计“附 录：#include main.h#include ds1302.hcode

52、uint8 Ledcode13=0*c0,0*f9,0*a4,0*b0,0*99,0*92,0*82,0*f8,0*80,0*90,0*ff,0*bf,0*86;uint8 Time7=55,59,11,22,2,2,11;/秒分时日月周年10-08-15 11:59:55uint8 Led_buf6;uint8 Num, Led_n=0, T_n=0;void delay(uint16 n)while (n-);/* * 初始化系统定时器*/void systimer_init(void) TMOD = 0*01; TH0 = 0*F8; TL0 = 0*CC; TR0 = 0; ET0 =

53、 1;TMOD &= 0*0F;TMOD |= 0*10; TH1 = 0*DC; / 定时10ms TL1 = 0*00; TR1 = 0; ET1 = 0;EA = 1;/* * 判断键值*/uint8 scan_key(void)uint8 val=0;KeyOut1 = 0;KeyOut2 = 1;KeyOut3 = 1;KeyOut4 = 1;if (KeyIn4 = 0)delay(KEY_DELAY);if (KeyIn4 = 0)val = K_ADD;while (KeyIn1 = 0)|(KeyIn2 = 0)|(KeyIn3 = 0)|(KeyIn4 = 0);KeyOu

54、t1 = 1;KeyOut2 = 0;KeyOut3 = 1;KeyOut4 = 1;if (KeyIn4 = 0)delay(KEY_DELAY);if (KeyIn4 = 0)val = K_LEFT;while (KeyIn1 = 0)|(KeyIn2 = 0)|(KeyIn3 = 0)|(KeyIn4 = 0);KeyOut1 = 1;KeyOut2 = 1;KeyOut3 = 0;KeyOut4 = 1;if (KeyIn4 = 0)delay(KEY_DELAY);if (KeyIn4 = 0)val = K_SUB;while (KeyIn1 = 0)|(KeyIn2 = 0)|

55、(KeyIn3 = 0)|(KeyIn4 = 0);KeyOut1 = 1;KeyOut2 = 1;KeyOut3 = 1;KeyOut4 = 0;if (KeyIn2 = 0)delay(KEY_DELAY);if (KeyIn2 = 0)val = K_SET;if (KeyIn3 = 0)delay(KEY_DELAY);if (KeyIn3 = 0)val = K_ENTER;if (KeyIn4 = 0)delay(KEY_DELAY);if (KeyIn4 = 0)val = K_RIGHT;while (KeyIn1 = 0)|(KeyIn2 = 0)|(KeyIn3 = 0)|(KeyIn4 = 0);return val;/* * 制作数码管数据*/void make_led_number(void)ET0 = 0;Led_buf0 = 0*7F & LedcodeTime0%10;Led_buf1 = LedcodeTime0/10;Led_buf2 = 0*7F & LedcodeTime1%10;Led_buf3 = LedcodeTime1/10;Led_buf4 = 0*7F & LedcodeTime2%10;Led_buf5 = LedcodeTime2/10;E