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基于单片机系统的电子钟设计与仿真大学毕设论文.doc
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基于单片机系统的电子钟设计与仿真大学毕设论文.doc
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基于单片机系统的电子钟设计与仿真
摘 要
近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展,单片机的应
用正在不断地走向深入,由于它具有功能强,体积小,功耗低,价格便宜,工作可
靠,使用方便等特点,因此越来越广泛地应用各个领域.
本文的电子钟系统是以单片机(AT89C51)为核心,时钟芯片 DS1302、数码管
显示驱动芯片 MAX7219 等元器件组成。具体介绍应用 Proteus 的 ISIS 软件进行单片
机系统的电子钟设计与仿真的实现方法。该方法既能准确验证所设计的系统是否满
足技术要求,又能提高系统设计的效率和质量,降低开发成本,具有推广价值。
关键词:单片机; 时钟芯片 ;数码管显示驱动芯片 ;Proteus;电子钟
Design and Simulation Of electronic clock Based on
Single-chip System
Qiu Songtang
Abstract
In recent years, with computers in the infiltration and the development of large-scale
integrated circuits. SCM application is steadily deepening, as it has strong function, small
size, low power dissipation, low prices, reliable, easy to use features, it is particularly
suited to and control of the system, increasingly widely used in various fields.
This article describes an electronic bell system is single-chip microcomputer
(AT89C51) as the core, the clock chip DS1302, LED display driver chip components,
such as MAX7219 component.Describes the application of Proteus's ISIS software of the
electronic single-chip system clock to achieve the design and simulation methods in
details.The method can not only test the property of the system precisely,but also improve
development efficiency and reduce development cost,which values in popularity.
Key words: AT89C51; DS1302; MAX7219; Proteus; electronics clock
目 录
第一章 绪 论……………………………………………………………………………. 2
1.1 引 言…………………………………………………………………………………………… 2
1.2 Proteus 软件简介……………………………………………………………………………… 2
第二章 系统设计………………………………………………………………………… 3
2.1 电子钟系统器件选择………………………………………………………………………… 3
2.1.1 AT89C51 单片机简介……………………………………………………………………. 3
2.1.2 实时时钟电路 DS1302 工作原理………………………………………………………. 6
2.1.3 MAX7219 工作原理简介……………………………………………………………….. 8
2.2 电子钟系统设计流程……………………………………………………………………….. 11
第三章 硬件电路设计…………………………………………………………………. 12
3.1 Protel DXP 电路图设计……………………………………………………………………….. 12
3.2 Proteus 电路图设计…………………………………………………………………………… 12
第四章 软件设计………………………………………………………………………. 14
4.1 程序流程图设计………………………………………………………………………………. 14
4.2 源程序设计…………………………………………………………………………………….. 14
4.3 KeilC51 进行程序调试……………………………………………………………………… 18
第五章 系统调试与仿真………………………………………………………………. 19
5.1 Proteus 中 Hex 文件选择……………………………………………………………………... 19
5.2 Proteus 进行电子钟系统仿真………………………………………………………………. 20
结束语………………………………………………………………………………………………… 21
参考文献…………………………………………………………………………………………….. 21
致 谢…………………………………………………………………………………………………. 21
基于单片机系统的电子钟设计与仿真 绪论
2
第一章 绪 论
1.1 引 言
随着半导体技术的飞速发展,以及移动通信、网络技术、多媒体技术在嵌入式
系统设计中的应用,单片机从 4 位、8 位、16 位到 32 位,其发展历程一直受到广大
电子爱好者的极大关注。单片机功能越来越强大,价格却不断下降的优势无疑成为
嵌入式系统方案设计的首选,同时单片机应用领域的扩大也使得更多人加入到基于
单片机系统的开发行列中,推动着单片机技术的创新进步。
然而传统的单片机系统开发除了需要购置诸如仿真器、编程器、示波器等价格
不菲的电子设备外,开发过程也较繁琐。来自英国 Labcenter Electronics 公司的
Proteus 软件很好地诠释了利用现代 EDA 工具方便快捷开发单片机系统的优势。它包
括 PROTEUS VSM(Virtual System Modelling)、PROTEUS PCB DESIGN 两大组成部分,
在 PC 机上就能实现原理图电路设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、
系统测试与功能验证以及形成 PCB 文件的完整嵌入式系统设计与研发过程。
单片机系统作为一种典型的嵌入式系统,其系统设计包括硬件电路设计和软件
编程设计两个方面, 其调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试 3 个过程。
如果采用单片机系统的虚拟仿真软件——Proteus,则不用制作具体的电路板也能够
完成以上工作。
1.2 Proteus 软件简介
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
对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的 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行协同,直接在基于原理图的虚拟原型上进
行处理器编程调试,并进行功能验证,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。
基于单片机系统的电子钟设计与仿真 系统设计
3
第二章 系统设计
2.1 电子钟系统硬件组成
电子钟系统硬件主要由 AT89C51 单片机、时钟芯片 DS1302、数码管显示驱动芯片
MAX7219 等元器件组成。
AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能 CMOS8
位微处理器,俗称单片机
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,
它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时。
MAX7219 是 MAXIM 公司生产的串行输入/输出共阴极数码管显示驱动芯片。
单片机晶振电路
单片机复位电路
AT89C51
单片机
时钟芯片
DS1302
8位LED显示
数码管显示驱
动芯片
MAX7219
按键电路
蜂鸣器
图 2.1 电子钟系统硬件电路组成框图
2.1.1 AT89C51 单片机简介
AT89C51 是 一 种 带 4K 字 节 闪 烁 可 编 程 可 擦 除 只 读 存 储 器 ( FPEROM—Falsh
Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能 CMOS8 位微处理器,
俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失
存储器制造技术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功
能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器,
AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵
活性高且价廉的方案。
基于单片机系统的电子钟设计与仿真 系统设计
4
图 2.11 AT89C51 单片机
1.主要特性
与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命:1000 写/擦循环 数据保留时间:10
年 全静态工作:0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线
两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片
内振荡器和时钟电路
2.管脚说明
VCC:供电电压。
GND:接地。
P0 口:P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口,每脚可吸收 8TTL 门电流。
当 P1 口的管脚第一次写 1 时,被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据
存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时,P0 口作为原
码输入口,当 FIASH 进行校验时,P0 输出原码,此时 P0 外部必须被拉高。
P1 口:P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P1 口缓冲器能
接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后,被内部上拉为高,可用作输入,P1
口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH
编程和校验时,P1 口作为第八位地址接收。
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