基于单片机的多功能电子时钟系统设计分析研究 电子信息工程管理专业

基于单片机的多功能电子时钟系统设计摘要：多功能电子时钟除了具有时钟的功能外还可以包含对环境温度检测的功能。温度是一种很常见的基本参数。在很多生产领域中及日常生活中，对温度的测量及控制始终占据着极其重要的作用。目前，典型的温度检测控制系统由模拟式温度传感器、A/D转换电路和各种单片机组成。由于模拟式温度传感器输出的模拟信号必须经过A/D转换环节转换为数字信号后才能与单片机等微处理器接口进行读写的操作，所以硬件电路会比较复杂，成本较高。而以DS18B20为代表的新型单线总线数字式温度传感器集温度测量和A/D转换于一体，这类传感器可以直接输出数字量，同时与单片机接口电路结构非常简单，可以广泛用于距离远、节点分布多的场合，具有较强推广应用价值。关键字：电子时钟；环境温度检测；DS18B20目录引言 -3-1.电子时钟 -3-1．1电子时钟的研究背景 -3-1.2数字电子时钟的发展趋势 -4-2.设计方案 -5-2.1系统的设计思路 -5-2.2AT89S51单片机简介 -5-3.硬件系统设计 -7-3.1系统框架设计 -7-3.2模块设计 -7-3.2.1单片机系统电路 -7-3.2.2复位电路 -8-3.2.3晶振电路 -9-3.2.4数码管显示驱动电路 -9-3.2.5定时报时电路设计 -10-4．软件系统设计 -11-4.1软件系统 -11-4.2系统设计的源程序 -12-5.单片机知识 -13-5.1单片机的定义 -13-5.2单片机的应用领域 -14-5.3单片机结构 -14-5.3.1单片机存储器 -15-5.3.2程序储存空间 -15-5.3.3数据储存空间 -15-6.数码管简介 -15-6.1数码管的分类 -15-6.1.1静态显示驱动 -16-6.1.2动态显示驱动 -16-6.1.3数码管使用的电流与电压 -16-6.2软件设计的流程 -17-7.电子时钟的仿真 -17-7.1单片机调试仿真软件 -17-7.2电子时钟的仿真 -18-7.3整机的仿真与调试 -19-6．结语 -20-参考文献 -21-引言近代以来，科技的快速发展，不可否认，在其推动下，现代电子产品以及各种高科技产品几乎渗透到了社会的各个领域，这有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度以及综合科技水平的提高，但产品更新换代的频率也越来越大。多功能电子钟不管在性能还是在样式亦或是用途上都发生了重大的变化，许多电子钟都已具备电子万年历、电子秒表、温度检测等功能。1.电子时钟1．1电子时钟的研究背景1957年，Ventura发明了世界第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟开始迅速发展起来。现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分，小时进一，满二十四小时，小时位清零。从而达到计时的功能。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。同时单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的。多功能电子时钟除了具有时钟的功能外还可以包含对环境温度检测的功能，温度是一种最基本的环境参数。目前，典型的温度检测控制系统由模拟式温度传感器、A/D转换电路和各种单片机组成。以DS18B20为线总线数字式温度传感器集温度测量和A/D转换于一体，这类传感器可以直接输出数字量，同时与单片机接口电路结构非常简单，可以广泛用于距离远、节点分布多的场合具有较强推广应用价值。数字电子时钟是采用数字电路实现对时，分，秒数字显示的装置，广泛用于个人家庭，车站，码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可或缺的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，数字时钟的精度远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。例如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电器的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1.2数字电子时钟的发展趋势数字电子时钟，自从它发明的那天起就成为人类的朋友，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。但随着时间的推移，社会的进步，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广，可以说时间的准确已成为各行各业安全运行的基础。电子时钟的设计方法有多种，可用中小规模集成电路组成电子钟，也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟，还可以利用对单片机编程来实现电子钟。其中，利用单片机实现的电子时钟具有硬件结构简单、编程灵活、便于功能扩展等特点。由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。智能温度传感器(亦称数字温度传感器）是上世纪90年代中期问世的。此类传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。21世纪后，智能温度传感器毫无疑问正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及高安全性等高科技的方向迅速发展，开发虚拟传感器和网络传感器、研制更先进的单片测温系统已是刻不容缓，在日常生活和自动控制系统中，我们时常会遇到对时间和温度实时监控的需求。这就给具有多种功能的时钟提供了市场，也有了市场开发的前景。本文给出了一种基于单片机实现带温度检测的电子时钟的设计方法和实现过程。2.设计方案2.1系统的设计思路本次设计完成电子时钟年、月、日、时、分、秒的显示及环境温度测量等功能的基础上完成定时闹钟的功能。由于DS12887时钟芯片内含一个锂电池，所以断电情况可以运行十年以上不丢失数据，重新上电后不用校正时钟。硬件电路包括单片机最小系统电路、DS12887实时时钟芯片电路模块、LCD1602液晶显示模块、按键模块、DS18B20温度传感器模块、蜂鸣器报警电路模块；软件部分主要通过c程序的编程实现对时钟芯片进行时间数据的读和写，然后通过液晶显示程序将时间显示出来，通过按键操作实现功能的转换和屏幕的切换。设计中结合硬件、软件的分步调试，达到要求。20世纪末，电子技术发展极为迅速，随之现代电子产品和多种高科产品便在社会多个领域中得以应用，这对于社会生产力以及信息化程度的发展与提高是非常有效的，但产品更新换代的频率也越来越快。随着科技的发展社会的进步和全球化竞争的日益激烈，对于数字钟，人们有着越来越高的要求，人们已经不再满足于传统时钟。多功能电子钟在用途已经样式中都出现了极大的变化，大部分电子钟都已具备电子闹钟、电子秒表、温度检测等功能。同时单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的。我们常常会在日常生活中，以及自动控制系统中碰到需要实时监控温度以及时间的情况。这使得多种功能时钟得到广阔的发展市场。本文便将以单片机为基础的对于带温度检测电子时钟进行设计以及实现的方式进行提供。2.2AT89S51单片机简介AT89S51具备的功耗较低，CMOS8位单片机具备较高性能，片内具备4kBytesISP(In-systemprogrammable)能够对Flash只读程序存储器进行1000次的反复擦鞋，器件选择的是由ATMEL公司的89C51引脚结构以及兼容标准MCS-51指令系统，其实通过非易失性存储技术已经高密度制造的，芯片内对于ISPFlash存储单元以及通用8位中央处理器进行了集成，微型计算机AT89S51有着强大功能，能够将性价比非常高的解决方案向多数嵌入式控制应用系统中进行提供。AT89S51主要特点如下：具备引脚40个，随机存取数据存储器（RAM）128bytes片内程序存储器4kBytesFlash，中断优先级5个2层中断嵌套中断，看门狗（WDT）电路，外部双向输入/输出（I/O）口有32个，16位可编程定时计数器2个，片内时钟振荡器以及全双工串行通信口2个。同时，AT89S51在设计以及配置上对于振荡频率可为0Hz，同时能够借助软件来对省电模式进行设置。处于空闲模式中，CPU工作暂停，能够继续工作的有外中断系统、串行口以及RAM定时计数器，掉电模式对于振荡器进行冻结，并对RAM数据进行保存，对于其他功能，芯片会进行停职，知道硬件复位或者是激活外中断。此外改芯片有三种封装形式，一是PLCC，二是PDIP，三是TQFP，以此来对不同产品的需要给以满足。其特性主要就是可编程FLASH存储器为4K字节，三级程序存储器能进行锁定保密，MCS-51和8031CPU可兼容，工作是全静态的，可编程I/O线有32条，中断源有6个，内部RAM128*8位，片内时钟电路和振荡器，掉电已经闲置模式功耗低，串行通道可编程，定时器/计数器是两个16位的。相较于89C51，89S51的功能主要有一下几点增加：一是较大的提高了其性能，同时又很多功能增加，但是价格却比89C51还要低。二是33MHz的工作频率，89C51只具备24M的极限工作频率，而S51的工作频率更高，进而对计算速度给以提升。三是ISP在线编程功能，改功能可对单片机存储器中的程序给以改写，却保证芯片不被在工作环境中剥离，改功能应用方便且非常强大。四是具备电源关闭标识。五是存在双工UART串行通道。六是具备双数据指示器。七是具备全新加密算法，这边无法解密89S51，这极大的增强了程序保密性，进而使得知识产权被保密而不会受到侵犯。八是能够向下对51全部字系列产品进行兼容，如89C51等。这就是指全部网络教程已经教科书中的程序，都能够正常运行在89S51中，这边是向下兼容。九是看门狗计时器能够在内部集成，不用再对89C51进行外接看门狗计时器单元电路。3.硬件系统设计3.1系统框架设计3.2模块设计3.2.1单片机系统电路AT89S51有40引脚，双列直插（DIP）封装，所用引脚功能如下：一是VCC—在运行中+5V。二是XTAL1是振荡器反相放大器和其内部时钟发生器的输入端。三是GND—接地。四是RST-进行复位输入，进行晶振工作时，RST引脚中对于具备2个机器周期以上的高电平给以作用，促进单片机复位。该引脚会受到WDT溢出的影响将高电平进行输出，对SFTAUXR的DISRTO位（地址8EH）进行设置则能够对该功能给以关闭或是打开。DISRTO位缺省是REST输出高电平打开。五是XTAL2，是振荡器反相放大器输出端。六是无自锁开关，（S2－P3.7）开关与相应引脚P3.7进行连接，按下开关，引脚是低电平0，在断开时，引脚具备高电平1。六是P1口,P2口—P1，P2是8位双向I/O口具备内部上拉电阻。运行过程中借助P1口对驱动电路给以控制，向数码管进行数据输送，对于相应段码给以显示，为使得功耗减少，并使得功耗减少，并对最大电流给以限制，并将一限流电阻进行加入。P2.0—P2.7口对于数码管位选给以控制，进而让数据被六个数码管进行轮流显示，其为0的时候对三极管导通给以位选，为1时对三极管截止进行位选。七是EA/VPP，片外程序存储器对于信号是允许访问的。如果让CPU只对于外部程序存储器进行访问，则EA必须对于低电平进行保持，若是EA是高电平，那么CPU会对内部程序存储器的指令159电子技术。3.2.2复位电路不管是对哪种类型单片机给以应用，其是对单片机复位电路的相关设计进行涉及的，单片机复位电路的设计质量对于整个系统工作的可靠性有着直接影响。多数用户在进行单片机系统设计的时候，在成功调试实验室之后，现场会有“程序走飞”、“死机”等出现，主要原因就是单片机不可靠的复位电路设计。复位电路具备的基本功能是，系统进行上电时，要对复位信号进行提供，待电源稳定之后，对复位信号进行撤销。为保证可靠性，稳定电源之后进行复位信号的撤销药经过一定时间才可，为使得电源插头已经电源开关分合过程中的抖动被引起而对复位进行影响。选定单片机复位电路参数的时候药保证正当稳定之后具备大于2个机器周期的高电平持续时间。主要具备泗忠单片机复位电路类型，一是积分型复位电路；二是看门狗型复位电路；三是比较器型复位电路；四是微分型复位电路。3.2.3晶振电路XTAL1对反向放大器进行输入，XTAL2进行输出。反相放大器能够对片内振荡器进行配置。这在陶瓷震荡已经晶振荡中都可使用。若是对外部时钟源驱动器件进行使用，则不用连接XTAL1。强有余向内部时钟信号进行输入，药借助一个二分频触发器来实现，这就使得对外部时钟信号的脉宽不具备要求，不过药对于脉冲高低电平的宽度进行保证。C1,C2在是电时帮助晶振起振。3.2.4数码管显示驱动电路数码管点亮田：段选和位选。图表示的是数码管引脚图，每位段码线（a,b,c,d,e,f,g,dp）是与1个8位锁村器的输出分别连接，通过AT89S51对于0－9十个数据给以控制组合，如果其对于1进行显示，则b,c引脚将高电平进行输送，这个时候数码管会对1进行显示。因为各位段码线是并联，相较于8位I/O口输出段码，其显示是相同的。当数码管正常工作时必须接上拉电阻，数码管点亮一般要5~10mA的电流，po输出电流不到1mA，同时上拉电阻起到一个限流的作用。显示多位LED的是，是为保证电路得以简化，并对成本进行降低，从而对资源进行计生，把全部N位段选码进行并联，被一片74HC595进行控制。因为全部LED段选码都是74HC595并行来对输出口给以控制的，所以，所有瞬间，N位LED会对相同字符进行显示。药对不同字符进行显示，需要选择扫描方法，也就是所有瞬间都对一位显示字符进行使用。此时74HC595并行出口将相应字段符选码给以输出，位选对于I/O口进行控制，在该显示位将选通电平进行输送，进而使得该位对于相应字符进行显示。这样循环，保证所有位分时对于应显示字符给以显示。因为74HC595能够进行锁存，所以串行输入段选码具备一定时间，所以不能够进行延时，进而使得视觉暂留效果得以形成。PNP型三极管集电极同数码管公共端进行连接，如果P2口所对应的引脚将低电平进行输出时，三极管会导通，对应数码管对于数据进行显示。在处于一个时刻时，多位LED中对于字符显示的只有选通的那1位，其他5位处于灭火的。这个时候仅需要保持下一位位选线保持选通状态，其他个位位选线则保持关闭状态，对药显示的字符段码药在段码线上进行输出，这个时候对于相应字符仅由选通位进行显示，其他位是保持熄灭的。这样进行循环，便能够保证对于要显示的字符进行显示。这些字符虽然是出现在不同时刻，但是只有一位在同一时刻进行显示，其他位是熄灭的，不过因为存在人眼视觉暂留以及LED余晖的作用，使得每位只要对显示间隔保证足够短便可，进而便能够对多位同时亮的假象出现，进而使得同时显示被实现。3.2.5定时报时电路设计该电路使用的发声报时声源是无源蜂鸣器，对于P1.3口延时翻转电平会有驱动波形产生，以此来驱动蜂鸣器。借助于对延时时间进行改变来对方波占功比进行改变，从而获取对蜂鸣器进行驱动的方波信号。这便使得蜂鸣器进行报时的时候，不会存在不同音调的报时声。4．软件系统设计4.1软件系统4.2系统设计的源程序包括主程序、中断子程序、显示子程序、判断按键和调时设置程序、等待按键抬起程序、报时子程序、延时子程序.用单片机AT89C51设计一个多功能电子时钟能实现时分秒显示，能定时报时，还有调整时间的功能。单片机AT89C51的P0口接数码管的7段，P2口接数码管的位选。P3.0-P3.4接按键，P1.3接蜂鸣,数码管是一个八位一体共阴的，时间初始值00：00：00；#include<reg52.h>//包含51单片机寄存器定义的头文件unsignedcharTab[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,};//段码共阴unsignedcharport[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};unsignedcharint_time;//中断次数计数变量电子技术160unsignedcharsecond;//秒计数变量unsignedcharminute;//分钟计数变量unsignedcharhour;//小时计数变量unsignedcharsecond0;//秒计数变量unsignedcharminute0;//分钟计数变量unsignedcharhour0;unsignedcharflag;sbitk0=P3^0;sbitk1=P3^1;sbitk2=P3^2;sbitk3=P3^3;sbitk4=P3^4;sbitring=P1^3;}5.单片机知识5.1单片机的定义单片机从外观上看，只是一块小小的芯片，但它包含了一个完整的计算机系统。芯片当中有CPU、内存、内部与外部总线系统。除此之外，像通讯接口、实时时钟和定时器等设备也都集中在了单片机上。为了满足实际应用需要，它需要被做的越来越小，当它越来越精简的时候，人们称它为微控制器。它最早的用途是在工业控制方面，当初仅仅是包含主机CPU的芯片，而且是作为专用处理器。通过一代又一代的科学家发明创造，大量的外围设备和CPU可以集中在了一个芯片中，我们能够将它安装到复杂的控制设备当中，精简的芯片模式大大减少了体积，更符合一些对体积要求严格的设备的应用。不断地发展让单片机与专用处理器成为了两个名词，例如最早Z80系列处理器。单片机技术发展迅速，作为电子工程领域中典型的代表，它可以被设计出各种功能应用到对应的嵌入式系统中。正因为单片机技术对实际操作动手能力的要求很高，我们不仅仅要深入理解单片机知识，更要通过不断地实验，不断地实践研究，才能更进一步地学习单片机。1.2单片机的分类为了适应实际，单片机有许许多多的种类，结合它的成本，我们将它分为了各种用途的单片机。首先是我们将要用到的51系列，单片机4K字节的一次性程序储存器。能在用户板上就能下载程序的ISP单片机，省去了编程器。双向I/O口，RISC结构，CMOS互补推免输出电路的PIC谢列单片机，支持在线调试。管脚型号兼容对应51系列的AVR型号单片机，它跟上述单片机相比性能高了许多，提高了速度但是功耗却很低。完全兼容51子系列的AT85S52单片机，和AVR一样的低功耗性能高，可以在8K字节系统中编程。1.3单片机的特点针对应用的对象，升级的单片机加强了它的功能性，提高了单片机可靠性的发展。它的主要特点有以下几个：（1）系列多，型号全；（2）高性能，高容量，高性价比；（3）提升集成精简程度；（4）高效率。5.2单片机的应用领域在发展迅速的科技领域中，单片机的地位是毋庸置疑的，是许多设计发明的基础装置。日常生活中，人们的衣食住行，都存在单片机的身影。在我们出行时用的交通工具中，汽车火车飞机等的控制系统是以单片机为核心的。在我们工作中，少不了用到计算机，计算机中更是缺少不了单片机，它组成了计算机核心的大脑和肢干，当我们生病时，所要用到的医疗设备智能仪器等，做家务时用到的洗衣机，娱乐时用到的游戏机摄像机电动玩具等，大到国家最为先进的超级计算机，小到我们转账用的银行卡，都离不开单片机。单片机的应用范围有：家用电器，智能仪器仪表，计算机网络，通信领域，医疗设备，大型电器中的模块，工业控制。我们采用的方案是经过重重试验的，具有明显的优势，这种设计的广阔扩展性具有深远的意义。从经济上来讲，我们利用仿真系统，可以节省大量的成本，时间也大大缩短了，具有极高效率。仿真用Proteus软件，进行虚拟实验。我们在PC端上搭建硬件电路，完成电路分析，系统调试，输出显示的设计。用Keill软件编制程序，完成编译和仿真，完成软件设计。当上述两步完成时，我们将在PC上看到我们要的结果,效果达到以后再设计PCB，完成调试。2MCS-51单片机简介5.3单片机结构我们所采用的是美国因特尔公司生产的51系列单片机MCS-51。相对于系列更新之前的单片机具有集成率更高的优点，同样大小的芯片上增加了更多的电路元件和指令，多达111条。由于它的优越性迄今为止，它仍然是单片机应用中的主流。而51系列又分为8031,8051,8751等系列[2]。而8031、8051及8751都为双列直接DIP结构，用40Pin封装，具有40个引脚，引脚中包括正电源、地线以及外置适应震荡器的时钟线各两根。共有32个I/O端口，分成了四组8位，其中断口线与P3口线复用。另外，8051的复位方式很特殊，自动复位和手动复位它都支持。5.3.1单片机存储器单存储器的设计方式并不完全一样，主要分为两种：程序与数据存储器分开、程序与数据存储器额融合。在科技界中，前一种被称为哈佛结构，后一种被称为普林斯顿结构。而我们用的是哈佛结构的51系列单片机。5.3.2程序储存空间程序储存空间可以根据它的区间分类，在0000H～0FFFH区间中可以分为两种：内部和外部。区分方式中重点是单片机中引脚31所接的电平。高电平时是内部储存器，低电平时是外部储存器。在>0FFFH区间中，程序存储空间只能被映射为外部程序存储器。高于这个区间的，不管高低电平都是外部储存空间[3]。5.3.3数据储存空间内部数据存储器256字节被分为高128字节和低128字节，我们通常所说的能输入输出数据的RAM区指得是低128字节的内部数据存储器。这部分储存期容量虽小但功能强大可以分为三块工作区域。在较低的128字节的内部数据存储器，从最低的32个字节00H地址~1FH包括4个工作寄存器组，每组有8个工作寄存器。八个工作寄存器每个组被命名为从R0到R7。每个时间点，CPU运行都只用一组工作寄存器。这组寄存器的确定时根据高128字节来决定的，更确切地说，其中的程序状态字寄存器（PSW）中第3位（RS0）和第4位（RS1）的数据决定。我们可以给出工作寄存器在内部数据存储器中的地址映射。6.数码管简介6.1数码管的分类数码管可以根据多种方式分类，从段数来讲，可以分为，七段数码管、八段数码管。从显示字数，分为1，2，4位等数码管。还有按照发光二极管连接方式，分为将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极的共阳极数码管和将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极的共阴极数码管。6.1.1静态显示驱动静态驱动，又被称作直流驱动。当单片机端口I/O进行驱动，只对应单一的数码管段码。这样的话虽然编程不复杂，显示的亮度也更胜一筹。但是端口就太多了。6.1.2动态显示驱动动态显示币静态显示要更好一些，所以它应用的更广泛一些。它将数码管显示器上的每个数字的笔画都用英文字母所代表，并且是同步的。其中数码管公共集每个位置都各自独立控制，在字码形成时，通过公共集就会控制哪一个数码管显形。总得来讲就是，通过分时轮流控制，各个数码管公共集I/O端口就会受控显示。显示时，亮度时间有限，只有1~2s。我们结合人体学，利用人脑视觉的反应延迟，让人们的印象感觉不到闪烁，趋于静止，也就是我们将要看到一组稳定的数字显示。它的显而易见，就是节省了I/O端口，并且高效的显示了我们需要的结果。6.1.3数码管使用的电流与电压简单来讲，静态电流10~15mA足以使用，而动态时要求平均电流为4~5mA，峰值限制在50~60mA；而电压使用时区分就要用到数码管的颜色，红用1.9v，绿用2.1v。4电子时钟的设计4.1可实现功能（1）显时：六位数字分别显示时分秒以及星期。（2）设时：可任意设定，以年月日方式显时。（3）闹钟：同显时。（4）以下为具体介绍：一般情况下，我们的时钟显示的就是时间，也就是显时功能，这是时钟的初始状态。如果我们想要实现其它功能就要通过设置的按键来实现。当我们需要调整或者查看正确的时间时，首先要进入时间调整的界面，这需要按0键，我们按123的顺序查看时间以及调整时间。调时间时按按0开始，同时按0结束。当数码管闪烁时，摁按键开始调整：1加一分钟/一小时，2则减去一分钟/一小时[7]。6.2软件设计的流程首先，我们设定，以1Hz为秒计时器的标准。然后，秒和分以及时之间的进位输出信号关系要确定好，即秒进分分进时。这其中，我们将要解决一个问题就是，如果要显时完全的时间，会有一个很大的电流，有烧断电路板的危险。为了断绝这个威胁，我们采用扫描电路减小电流，就是要每个数码管的显示时间分别开来，依然利用眼睛的视觉延迟来事先，只要少于24Hz的频率，就不会造成时间闪烁看不清的问题同时解决了电流过大的威胁。具体控制电路。7.电子时钟的仿真7.1单片机调试仿真软件首先，我们需要了解调试仿真软件中源文件的输入：Keil软件中，存在一个文本编辑器源程序将用它来编辑。这个操作十分简单，毕竟是专业软件。编辑器的打开在File-New中。然后，我们需要创建一个新的工程，打开方式为Project-Newuvisionproject-ATMEL-AT89C51-OK。刚开始操作可能不熟练，我们还需要较好的英文基础，但是孰能生巧，我们每一步都在不断的学习当中。这里需要注意一个问题，建立的工程容易丢失，要将他放在显而易见的位置，不然后期工作无法顺利进行。然后，上面建立的工程要加上输入的源文件代码。加入的方式：选择SourceGroup1，位于左侧窗口子目录，然后使用右键快捷菜单，选择AddFileGroup（SourceGroup1）。接下来在加入文件对话框中查找文件，就是我们储存汇编编程程序的文件，添加时注意将文件类型为:AsmSourcfile(*.a*;*.src),不然源文件无法显时出来。确定选择源文件时按Add或者双击。仿真还需要用到一款软件，就Proteus。适用于Windows操作系统，能实现各种集成电路分析模拟器分析以及实物仿真。它的功能强大在于把单片机与SPICB分析合二为一。为了做出最好的电子时钟设计，就要稳妥起见用最好的仿真软件，而它，就是世界上最先进最完美的嵌入式系统设计与仿真平台。不管是数字电路，模拟电路，又或者是微控制系统，外设的混合电路系统等等等的仿真以及调试PCB设计，它都能达到目前最完美最严谨的要求效果。最重要的是它的仿真和调试都是实时的，这在同类仿真工具中是唯一的。另外，为了更好地完成仿真，还需要另外一款软件，那就是KeilC5luVision2，它的编译和仿真环境是首屈一指的。它不仅支持C语言的程序代码设计输入，还支持其它诸如PLM，汇编等语言的程序输入。还有，在编程过程中，由于它的界面简单易操作，并不用我们复杂的去再学习怎么用，减少了仿真时间，提高了效率。更重要的是，它的仿真电路和微处理器仿真可以同时进行，在虚拟的原理模型图上进行编程调试，还能够通过显而易见的方式比如电机，LED等实时看到效果。并且能够配合系统配置的示波器逻辑分析仪等虚拟仪器为电子设计的仿真奠定了坚实的基础完美的开发环境。7.2电子时钟的仿真首先，选择仿真的元器件，这是个非常重要的问题，因为器件如果是坏的，那么仿真根本不可能实现应有的效果，或者选择的元器件虽然是完好无损的但不太合适的，放着那结果也不会达到理想状态。选择到完全合适的元器件后，还要在keil中进行程序的编写测试，如果编写测试合格，我们就可以进行仿真了。另外，在编程过程中，可以用仿真软件仿真调试功能对程序进行适当的修改，使编程结构更为合理。在仿真的过程，调试的步骤当中，需要注意的问题有：（1）程序和振荡电路中晶体频率要保持时间基准一致。（2）为了保持仿真精度，在处理中断问题时，要扣除计时单元中中断服务程序用的时间。（3）数码管的发光时间要进行多次调试，保证显时效果，避免闪烁现象[9]。然后我们将用proteus软件绘制出电子时钟电路原理图并且多次检查错误。原理图核心部位是驱动芯片MAX7219，八段的数码管显示屏包括四个按键、时钟芯片DS1302、蜂鸣器等是重要组成部分。另外，单片机的晶振电路和单片机的复位电路也在电路图中详细的绘制出来。各器件介绍：DS1302出产自美国达拉斯公司，它的高性能让行业人员都叹为观止，而它的低功耗更是给增加了一些色彩。并且它自带RAM的实时时钟，它具有完善的计时能力，非常规的计时功能，这点从它有闰年补时功能可以看出。另外，它的通信方式很独特，三线接口和核心单片机芯片同步通信，时钟信号的传送十分高效率，同时可以传送多个字节并且是以突发方式，同样，RAM数据也可以[10]。这款软件经过了多次升级，最近一次的升级增加了主电源/后背电源双电源引脚，这个改变能够避免后背电源电量的缺少问题[11]；MAX7219出产自美信公司，这款显示驱动芯片同样很特别，它的串行输入和输出是共阴极数码管。一片MAX7219可驱动8个7段数字LED和LED条线图形显示器以及64个分立的LED发光二级管。该芯片的三线串行接口传输率很高，高达10MHz，任何微处理器都能够使用，给它一个电阻，它可以设置所有的LED段电流。它的串联方式兼容度高，支持独特的7219串联方式。它的MCU控制数码管数量更多，仅通过三线端口就可以。应用介绍：89c51单片机是电子时钟的CPU，源程序的加载电路的控制数据的输入输出等都属于单片机部分。MAX7219连接单片机和数码管。显时设备虽然只有一个数码管，但是我们选择了较高端的数码管。按键调整或输入时间日期。DS1302是系统中的计时芯片，它对年月日时分秒等的计时，蜂鸣器起闹钟扬声功能。单片机的晶振电路和复位电路属于电路部分，是信号数据的传输[13]。7.3整机的仿真与调试调试是个比较复杂的过程，需要一定的耐心。将编写好的源程序嵌入Keil软件中后，开始