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1、Proteus 仿真大赛 电 子 时 钟 仿 真 第一章电子时钟总体设计 1.1电子时钟简介 电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟 相比，它具有走时准确、 显示直观、无机械传动装置等优点， 因而得到广泛应用。 随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合都用到电子时钟。 很多单片机产品具有实时时钟的功能，例如智能化仪器仪表、 工业过程系统 及家用电器等。这里要现一个具有实时时钟显示和闹钟控制功能的数字钟。 通过数字钟的设计与制作，将前面所学的单片机部定时资源、I/O 端口、键盘和 显示接口等知识融会贯通， 锻炼独立设计、 制作和调试应用系统的能力，深入领 会单片机
2、应用系统的硬件设计、 模块化程序设计及软硬件调试方法等，并掌握单 片机应用系统的开发过程。 1.2 电子钟设计要求 设计并制作具有如下功能的数字钟： （1） 自动计时，由 6 位 LED 先四起显示时、分、秒。 （2） 具备校准功能，可以设置当前时间。 （3） 具备定时启动功能，可以设置闹钟时间，启闹10s后自动关闭闹铃。 1.3 电子钟计时方案 （1）采用实时时钟芯片。针对应用系统对实时功能的普遍需求，各大芯片生产 厂家陆续推出了一系列实时时钟集成电路，如DS1287、DS12887、DS1302、 PCF8563、S35190等。这些实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒、计时功 能和多点
3、定时功能， 计时数据每秒自动更新一次，不需程序干预。 单片机可通过 中断或查询方式读取计时数据。实时时钟芯片的计时功能无须占用CPU 时间， 功能完善， 精度高，软件程序设计相对简单， 在实时工业测控系统中多采用这一 类专用芯片来实现。 （2） 软件控制。利用 AT89S51 部定时 /计数器进行中断定时， 配合软件延时、 分、 秒的计时。该方案节省硬件成本，且能够使读者对前面所学知识进行综合运用， 因此，本系统设计采用这一方案。 1.4 电子钟显示方案 （1）利用串行口扩展LED，实现 LED 静态显示。 该方案占用单片机资源少，且静态显示亮度高，但硬件开销大，电路复杂，信息 刷新速度慢，比
4、适用于单片机并行口资源较少的场合。 （2）利用单片机并行I/O 端口，实现 LED 动态显示。 该方案直接使用单片机并行口作为显示接口，无须外扩接口芯片， 但占用资源较 多，且动态扫描显示方式需占用CPU 时间。在非实时测控或单片机具有足够并 行口资源的情况下可以采用。 这里采用动态显示方案。 第二章硬件描述及系统设计构思 2.1 电子时钟功能模块 2.2 系统硬件描述 1控制器用 AT89S51 , 12M 晶振 2数码管动态扫描驱动P2口 3数码管段码驱动 P1口 4闹铃驱动 P1.0 5调整键 K1P3.2(外部中断 0, 正常、调时、调分、调秒 ) 6定时 /正常切换键 K2P3.3
5、7时间参数低位加1 键 K3P3.4 8时间参数高位加1 键 K4P3.5 2.3 系统设计构思 1主流程是取时间参数，显示时间参数。 主程序 函数 LED 显示 函数 键盘 检测 函数 查值 函数 加 1 修改 功能 函数 闹钟 设置 函数 时钟 设置 函数 定时 器中 断函 数 闹钟 判断 启动 函数 2利用 T0 中断来完成计时、比较定时时间、驱动闹铃。 3利用 T1 中断完成动态显示中，调整时间闪烁效果的定时。 4利用外部中断 0 来完成调整选择功能。 5利用外部中断 1 完成定时显示，当前时间显示的切换 6K3、K4 键完成时间参数的循环加1 操作 如图为电子时钟电路原理图 2.4
6、电子时钟电路原理图 第三章电子钟硬件介绍 3.1 单片机的介绍 单片机也被称为微控制器（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。它不是完成某一个 逻辑功能的芯片, 而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微 型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O 设备。概括的讲：一块 芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用 和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构 的最佳选择。 单片机芯片 单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的 功能，尤其是特殊的
7、独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能 做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用 美国 50 年代开发的74 系列，或者60 年代的 CD4000系列这些纯硬件来搞 定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70 年代成功投放 市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的 程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 3.2 数码管的工作原理 a.七段数码管分共阳管和共阴管，使用时要注意区分，本项目使用共阳数码管。 即公共端接正极。数码管引脚示意图如下： b.该电路使用芯片74LS244来驱动发光两极管， 74LS244 芯片说明书如
8、下，使用 时注意判断芯片的引脚号,引脚示意图如下： c.人眼的视觉暂停时间大约是0.02 秒，当画面每秒变化超过24 帧时， 人眼会将这些快速变动的画面视作连续画面。数码管动态显示正是利用了人的 这一特性。 34 a bf c g d e d p d p c 79 af 8 3 g 1 0 c o m 6 b 45 c o m 21 d e 第四章控制系统的软件设计 4.1 程序设计 本系统的软件系统主要可分为主程序、定时计数中断程序、时间调整程序、 闹钟设置程序四大模块。在程序设计过程中，加强了部分软件抗干扰措施，下 面对部分模块作介绍。 /*数字钟程序 */ #include #defin
9、e uchar unsigned char sbit buzzer=P27; /定义蜂鸣器控制端口 /*函数声明 */ void display(uchar *p); uchar keyscan(); /扫描键盘有无键按下 uchar search(); /按键识别 void alarm(); /闹钟判断启动 void ftion0(); /时钟修改 void ftion1(); /闹钟修改 void cum(); /加 1 修改 /*全局变量定义*/ uchar clockbuf3=0,0,0;/存放时钟时分秒的十进制数 uchar bellbuf3=0,0,0;/存放闹钟时分秒的十进制数
10、uchar msec1; /10ms 中断次数 uchar msec2; /1s 循环次数 uchar timdata,rtimdata; /时钟和闹钟修改位置标志 uchar count; /闹钟启动后10s计时单元 uchar *dis_p; /显示缓冲区指针 bit armbit;/ 闹钟标志，为0 闹钟未设定，为1 已设定 bit rtimbit;/ 闹钟是否启动标志，为1已启动 bit rhourbit;/ 闹钟小时修改标志，为1 正在修改闹钟小时 bit rminbit;/ 闹钟分修改标志，为1 正在修改闹钟分 bit hourbit;/ 时钟小时修改标志，为1 正在修改时钟小时
11、bit minbit;/ 时钟分修改标志，为1 正在修改时钟分 bit secbit;/ 时钟秒修改标志，为1 正在修改时钟秒 /*主函数 */ void main() uchar a; armbit=0; /清零闹钟标志位 msec1=0; /设置 10ms 中断次数初值 msec2=0; /设置 1s 中断次数初值 timdata=0; / 时钟容修改位置记忆单元清零 rtimdata=0;/ 闹钟容修改位置记忆单元清零 count=0; /闹钟启动后保持10s 计时单元清零 TMOD=0 x02; / 定时器 T0 为工作方式2 TL0=0 x06; /定时初始值为250us TH0=0
12、 x06; EA=1; /中断总允许位开启 ET0=1; /定时器 1 开中断 TR0=1; /启动定时器T0 dis_p=clockbuf;/ 将时钟值所在地址送入显示指针 P1=0 x00;buzzer=0; while(1) a=keyscan(); /调用键盘扫描子程序 if(a=0 x07) display(dis_p);/ 无键输入调用显示程序 if(armbit=1)alarm();/ 判断闹钟设定否，若设定则调用闹钟启动函数 else display(dis_p);/ 调用显示子函数作为延时去抖动 a=keyscan(); if(a!=0 x07) /没有抖动，表示有键按下 a
13、=search(); /调用查键值子函数 switch(a) case 0 x00:ftion0();break;/ 是时钟参数修改功能键，调用时钟设置子函数 case 0 x01:ftion1();break;/ 是闹钟参数修改功能键，调用闹钟设置子函数 case 0 x02:cum();break;/是加 1 功能键，调用加1 修改功能子函数 default:break; /*6位 LED 显示函数 */ void display(uchar *p) uchar buffer6=0,0,0,0,0,0; uchar k,i,j,m,temp; uchar led=0 x3f,0 x06,0
14、 x5b,0 x4f,0 x66, 0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; buffer0=p0/10; buffer1=p0%10; buffer2=p1/10; buffer3=p1%10; buffer4=p2/10; buffer5=p2%10; for(k=0;k2;k+) temp=0 x01; for(i=0;i6;i+) j=bufferi; P0=temp; P1=ledj; /P1 送断码 temp=1; for(m=0;m100;m+);/ 每一位显示延时 P1=0 x00; /关显示 /*键盘扫描函数*/ uchar keyscan() uchar
15、 c; P0=0 xf0; c=P2; c=c/ 按键行输入为P2.0-P2.2，屏蔽无关位 return(c); /*查键值函数 */ uchar search() uchar a,b,c,d,e; /P2=0 xfe; c=0 xfe; /首列扫描字送变量c a=0; /首列号送a while(1) P0=c; /列扫描字送P0 口 d=P2; /读入 P2口的行状态 if(dbreak;/第 0 行有键按下，第0 行行首号送b else if(dbreak;/第 1 行有键按下，第1 行行首号送b else if(dbreak;/第 2 行有键按下，第2 行行首号送b a+; /扫描列号加1 c=1; /修改列扫描字，扫描下一列 e=a+b; /将行首号与列号相加，求键号 dodisplay(dis_p); while(d=keyscan()!=0 x07);/等待释放按键 return(e); /*闹钟判断启动函数*
