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1、 答辩人：邱送堂基于单片机系统的电子钟设计与仿真论文题目 ：u选题背景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
2、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。u选题目的和意
3、 义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。u论文结构1、绪论 2、系统设计 3、硬件电路设计 4、软件设计 5、系统调试与仿真uProteus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
4、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
5、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。系统设计电子钟系统硬件组成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（ FPEROMFalsh 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C
6、PU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。DS1302的结构及工作原理 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，具有闰年 补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接 口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次 传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内 部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存 器。DS1302是DS1202的升级
7、产品，与DS1202兼 容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时 提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。MAX7219工作原理简介 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，一片MAX7219可驱动8个7段（包括小数 点共8段）数字LED、LED条线图形显示器、或64个分立的 LED发光二级管。该芯片具有10MHz传输率的三线串行接 口可与任何微处理器相连，只需一个外接电阻即可设置所 有LED的段电流。它的操作很简单，MCU只需通过模拟 SPI三线接口就可以将相关的指令写入MAX7219的内部指 令和数据寄存器，同时它还允许用户选择多种译码方式和 译码
8、位。此外它还支持多片7219串联方式，这样MCU就可 以通过3根线（即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线 ）控制更多的数码管显示。电子时钟系统设计流程如图硬件电路设计电路原理图设计 主要元器件功能介绍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。具有调时功能。时钟操作可通过 AMPM指示决定采用24或12小时格式。 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。采用
9、三线制串行接口技术进行数据传送 ，可直接与单片机连接，用户能方便地修改内部参数实现 多位LED数码管显示。内含有硬件动态扫描显示控制，每 块芯片可驱动8个LED数码管。Proteus 电路图设计软件设计 程序流程图设计 源程序设计KeilC51进行程序调试系统调试与仿真Proteus中Hex 文件选择 Proteus进行电子钟系统仿真实现功能当进入调整功能时，按第一个键K1进行减运算，按第二个 键K2进行加运算。 按下第三个键K3,实现日期时间调整及定时功能，等数字 闪烁后，按一二键进行加减，从而可以进行具体日期时间 调整。 当定时设定后，到预定时间后，系统通过C51音乐程序演 唱歌曲-八月桂花。 按下第四个键K4，可以进行时间日期切换，8位LED数码 管将显示时间或日期，采用24小时制。 时间显示格式为：时-分-秒；日期显示格式为：日-月-年 。 具有实时显示当前计算机系统时间和日期的功能。致谢通过不断努力，终于完成了此次毕业设计 。在此，首先感谢导师向继文老师，正是 他在万忙之中还抽出宝贵的时间对我进行 精心的指导，才使我顺利完成了毕业设计 。同时也感谢物理信息学院各个领导和老 师对我四年来的关心和帮助。使我在大学 中学到了许多宝贵的知识和经验。在此， 衷心地感谢你们！结束欢迎各位评委老师提问、指正！
