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基于单片机的电子时钟设计毕业说明书.doc
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基于单片机的电子时钟设计毕业说明书.doc
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目 录
摘 要 ...............................................................1
1 绪论 ..............................................................2
2 整体设计方案 ......................................................2
2.1 单片机简介 ....................................................2
2.2 单片机的特点...................................................2
2.3 AT89C51 单片机介绍 .............................................3
3 数字钟的硬件设计 ..................................................4
3.1 电子钟系统硬件组成 .............................................4
3.2 电子时钟系统设计流程图 ..........................................4
3.3 单片机的基本结构 ...............................................5
3.4 Protel DXP 电路图设计 ...........................................9
3.5 Proteus 电路图设计 .............................................9
4 数字钟的软件设计 .................................................10
4.1 系统软件设计流程图 ............................................10
4.2 设计主程序 ...................................................15
4.3 KeilC51 进行程序调试...........................................19
5 系统仿真 .........................................................20
5.1 Proteus 中 Hex 文件选择.........................................20
5.2 Proteus 进行电子钟系统仿真 .....................................21
5.3 结束语 .......................................................22
参考文献 ...........................................................23
致 谢 ..............................................................24
1
基于单片机的电子时钟设计
摘 要:现代生活的人们越来越重视起了时间观念,可以说是时间和金钱划上了等号。
对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说,时间的不准确会带来非常大的麻烦,所
以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明
了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡器,可能会导致误差。
数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、
稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中,我们采用 LED 数码管显示时、分、秒,以 24
小时计时方式,根据数码管动态显示原理来进行显示,用 12MHz 的晶振产生振荡脉冲,定时
器计数。
关键字:数字电子钟;单片机
2
1 绪论
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。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。
2 整体设计方案
2.1 单片机简介
单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller
Unit),常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机,它最早是被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。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,更容易集成进复杂的而
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发展便分道扬镳。
2.2 单片机的特点
1.单片机的存储器 ROM 和 RAM 时严格区分的。ROM 称为程序存储器,只存
放程序,固定常数,及数据表格。RAM 则为数据存储器,用作工作区及存放用户
数据。
3
2.采用面向控制的指令系统。为满足控制需要,单片机有更强的逻辑控制
能力,特别是单片机具有很强的位处理能力。
3.单片机的 I/O 口通常时多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限,为
了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾,采用了引脚功能复用的方法,引脚处
于何种功能,可由指令来设置或由机器状态来区分。
4.单片机的外部扩展能力很强。在内部的各种功能部件不能满足应用的需
求时,均可在外部进行扩展,与许多通用的微机接口芯片兼容,给应用系统设计
带来了很大的方便。
2.3 AT89C51 单片机介绍
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。AT89C51 单片机如下
图(1)所示:
图(1) AT89C51 单片机
4
3 数字钟的硬件设计
3.1 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。
电子钟系统硬件系统如下图(2):
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)电子钟系统硬件电路组成框图
3.2 电子时钟系统设计流程图
Protel DXP 与 Proteus
电路设计
源程序设计
生成目标代码
基于Proteus仿真
图(3) 电子时钟系统设计流程图
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