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1、基于 Proteus 的单片机控制电子时钟电路设计与仿真 摘 要 工程实践教学环节是为了学生能够更好地巩固和实践所学专业知识而设置的，在本 次工程实践中，我们以微机原理与接口技术课程中所学知识为基础，设计了电子时钟。 单片机由 RAM、ROM、CPU 构成，由定时、计数和多种接口于一体的微控制器。它体 积小，成本低，广泛应用于智能产业和工业自动化上。本设计主要设计了一个基于 AT89C51 单片机为核心，使用 12MHz 晶振与 AT89C51 相连接，通过软件编程的方法实 现以 24 小时为一个周期，同时 8 位 7 段 LED 数码管显示小时、分钟和秒的要求。 本系统的设计说明重点介绍了如
2、下几方面的内容： 1）电子时钟的基本功能，同时对计时的原理也进行了简要的阐述； 2）介绍了系统的总体设计、给出了系统的整体结构框图，并对其进行了功能模块划 分及所采用的元器件进行了详细说明； 3）对系统各功能模块的软、硬件实现进行了详细的设计说明。 关键词：关键词：AT89C51 单片机；电子钟；硬件设计；软件设计 目 录 第一章 绪论 .1 1.1 课题简介.1 1.2 设计目的与要求.1 1.3 题目描述.2 1.4 设计任务.2 1.5 章节安排说明.2 第二章 电子时钟系统简介 .3 2.1 单片机简介 .3 2.2 单片机的发展史 .3 2.3 电子时钟基本特点.4 2.3 电子时钟
3、基本特点.4 第三章 系统总体设计及硬件设计 .5 3.1 单片机芯片选择方案 .5 3.2 数码管显示选择方案 .5 3.2.1 数码管显示工作原理.5 3.2.2 数码管方案及选择.6 3.3 硬件单元电路设计与参数设计.6 3.4 元件清单.8 第四章 电子时钟软件设计 .10 4.1 软件系统模块功能简要介绍 .10 4.2 软件系统流程图 .10 4.3 程序代码 .12 第五章 电子时钟调试与仿真 .15 5.1 HEX 文件的生成.15 5.2 原理图的绘制 .15 5.3 调试与仿真 .16 第六章 结束语 .18 参考文献参考文献 .19 第一章 绪论 1.1 课题简介 数字
4、钟是采用数字电路实现对时，分，秒数字显示的计时装置，由于数字集成电路 的发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活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表的报时功能。数字钟 已成为人们日常生活中的必需品，广泛用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所。 给人们的生活、学习、工作带来极大的方便1。不仅如此，在现代化的进程中，也离不开 电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、定时自动报警、按时自 动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭路灯等，这些都是以钟表数字化为基 础的。而且是控制的核心部分。因此，研究数字钟及扩大其应用，有
5、着非常现实的意义。 数字电子钟的设计方法有多种，例如，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单片 机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点，其中，利用单片机实现的电子钟具有编程 灵活，便于功能扩充，精确度高等特点2。 基于以上分析，在此次设计中，我选择的是利用单片机制作电子钟。电子钟的设计 本身包括程序的设计和硬件电路的设计3。我的思路是，先进行电路的整体设计，再根据 电路进行编程，在编程的过程中对电路进行微调，以更好的配合程序。调试成功后，再 根据电路图画出仿真图，将软件装入单片机芯片，利用 Proteus 软件进行仿真
6、，仿真中的 错误通过改正程序的逻辑错误和电路中的设计不当进行排除，这个过程很艰难的但也是 很重要的。若仿真可以实现，则硬件电路的实现就可以有条不紊地进行。 1.2 设计目的与要求 通过本次工程实践，运用微机原理与接口技术所学知识及查阅相关资料，完成对时 间的计时并显示的设计，达到理论知识与实践更好结合、提高综合运用所学知识和设计 能力的目的。 通过本次设计训练，可以使我们在基本思路和基本方法上对基于 MCS-51 单片机的 嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。 设计一个有“时”、 “分”、 “秒”（23:59:59）显示的数字电子钟。设计要点具体如下： 1）设计一个脉
7、冲信号产生电路； 2）设计 24 进制、60 进制计数器； 3）设计译码显示电路； 4）时间以 24 小时为一个周期，显示时、分、秒。 1.3 题目描述 数字电子钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路，它的计时周期为 24 小时， 显示满刻度为 23 时 59 分 59 秒。一个简单的数字钟电路主要由译码器显示器、译码器、 计数电路、组合逻辑电路以及振荡器构成。 信号由振荡器产生，通过计数器传到译码器， 再由译码显示器显示，这样就可以看到时间变化了。 1.4 设计任务 在本次工程实践中，主要完成如下方面的设计任务： 1）简要综述单片机技术发展的国内外现状； 2）掌握 MCS-51 系列某种产品（例如 8031）的最小电路及外围扩展电路的设计方法； 3）了解单片电子时钟的功能及工作过程； 4）完成主要功能模块的硬件电路设计及必要的参数确定； 5）用一种计算机绘图软件完成原理电路的绘制； 6）完成系统设计说明书（页数不低于 10 页） 。 1.5 章节安排说明 整个设计总共分为四个章节，第一章是前言部分，主要介绍了设计单片机电子时钟 的意义、目的及主要内容；第二章对单片机作了简要说明，介绍了单片机的发展史，并 对电子钟的特点以及
