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1、洛阳理工学院毕业设计（论文）基于单片机的电子时钟设计 摘 要 单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，就是把中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等部件集成在一个芯片上。基于单片机设计的电子时钟精确度较高，因为在程序的执行过程中，任何指令都不影响定时器的正确计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。本设计使用12MHZ晶振与单片机AT89C51相连接，以AT89C51芯片为核心，采用动态扫描方式显示，通过使用该单片机，加之在显示电路部分使用驱动电路，实现在6个LED数码管上显示时间，通过8个按键实现计时，调整时间等功能。软件部分用汇编实现，分为显示
2、、延时、调时等部分。通过软硬件结合达到最终目的。关键词：电子钟，单片机，动态扫描，汇编语言 Based on Single-chip Electronic Clock DesignABSTRACTBecause of its main microcontroller component integrated in a chip named,is the MCU,ram and ROM,interrupt system,timer/counter and I/O interface circuit and other parts in a single chip integrated.Based
3、 on the design of the electronic clock with high accuracy, because during the execution of the program, any command does not affect the normal counting timer, even when the program is very long and will not affect the interruption timeThis design uses a 12 MHZ crystal to connect with the machine AT8
4、9C51,takes AT89C51 chips as core.It adopts the dynamic state of the scanning method to show.Using this MCU and drive electric circuit,we are able to show time on six LED figures tubes.We can use eight key to constitute time and adjust time.The software part is realized by assembler language.It was d
5、ivided into to show ,delay,adjust time etc.We get the end purpose combining the software and the hardware. KeyWords: Electric clock, MCU, Dynamic state scanning, Assembler language 6目录前言1第1章 绪论21.1 Proteus软件简介21.2 单片机的型号选择31.3 数码管显示工作原理41.4 晶振介绍5第2章 整体设计思路72.1 方案论证与比较72.1.1电子时钟方案72.1.2数码管显示方案72.1.3
6、设计思路分析82.2 AT89C51单片机简介82.2.1 主要特性92.2.2 管脚说明102.2.3 振荡器特性112.3 TMOD定时器/计数器122.3.1 TMOD定时器/计数器方式寄存器122.3.2 TCON定时器/计数器控制寄存器122.3.3 定时器/计数器的初始化132.3.4 LED数码管13第3章 系统硬件设计153.1总体设计153.1.1系统说明153.2模块设计153.2.1电源部分153.2.2复位电路163.2.3 程序下载接口163.3 显示部分153.4时钟电路DS1302工作原理153.4.1时钟电路DS1302工作原理163.4.2引脚功能及结构163
7、.4.3 DS1302的寄存器163.5 MAX7219工作原理简介173.5.1引脚分配及功能173.5.2 寄存器介绍173.6 按键电路193.6.1 74HC21193.6.2 74HC02193.6.3 74HC373203.7 晶振电路203.8系统总体原理图21第4章 系统软件设计234.1系统主程序流程图234.2时钟显示程序流程图234.3外部中断处理流程图244.4子程序举例254.4.1 显示子程序254.4.2 定时中断子程序264.4.3键盘处理程序26第5章 系统调试与仿真305.1系统软件调试305.2 Proteus软件介绍305.2.1 Keil uVisio
8、n4软件介绍315.3 Proteus中Hex 文件选择32结论34谢 辞35参考文献36附录37外文资料翻译43中文翻译46前言一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。从古至今，时间是人们生活中不可缺少的重要伴侣。如果没有时间的概念，社会将停滞不前。从古代的圭表、水漏，到后来的机械钟表以及当今的电子钟，都充分显现出了时间的重要。因此利用当今先进的科技致力于电子钟的研究将能更好的服务于人们的生活。电子钟主要是利用现代电子技术将时钟电子化、数字化。与传统的机械钟相比，具有时钟精确、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
9、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
10、 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。 第1章 绪论1.1 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
11、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
12、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。Proteus的工作过程运行proteus的ISIS程序后，进入该仿真软件的主界面。在工作前，要设置view菜单下的捕捉对齐和system下的颜色、图形界面大小等项目。通过工具栏中的p(从库中选择元件命令)命令，在pickdevices窗口中选择电路所需的元件，放置元件并调整其相对位置，元件参数设置，元器件间连线，编写程序；在source菜单的Definecodegenerationtools菜单命令下，选择程序编译的工具、路径、扩展名等项目；在source菜单的Add/removesourcefiles命令下，
13、加入单片机硬件电路的对应程序；通过debug菜单的相应命令仿真程序和电路的运行情况。Proteus软件所提供的仪表资源对于一个仿真软件或实验室，测试的仪器仪表的数量、类型和质量，是衡量实验室是否合格的一个关键因素。在Proteus软件包中，不存在同类仪表使用数量的问题，Proteus软件所提供的元件资源Proteus软件所提供了30多个元件库，数千种元件。元件涉及到数字和模拟、交流和直流等。Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似但功能更多。Proteus软件所提供的调试手段Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测
14、试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。对于单片机硬件电路和软件的调试，Proteus提供了两种方法：一种是系统总体执行效果，一种是对软件的分步调试以看具体的执行情况。对于总体执行效果的调试方法，只需要执行debug菜单下的execute菜单项或F12快捷键启动执行，用debug菜单下的pauseanimation菜单项或pause键暂停系统的运行；或用debug菜单下的stopanimation菜单项或shift-break组合键停止系统的运行。其运行方式也可以选择工具栏中的相应工具进行。对于软件的分步调试，应先执行debug菜单下的start/restartdebugging菜单项命令，此
15、时可以选择stepover、stepinto和stepout命令执行程序(可以用快捷键F10、F11和ctrl+F11)，执行的效果是单句执行、进入子程序执行和跳出子程序执行。在执行了start/restartdebuging命令后，在debug菜单的下面要出现仿真中所涉及到的软件列表和单片机的系统资源等，可供调试时分析和查看。1.2 单片机的型号选择通过对多种单片机性能的分析，最终认为89C51是最理想的电子时钟开发芯片。89C51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，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89C51是一种高效微控制器，而且它与MCS-51兼容，且具有4K字节可编程闪烁存储器和1000写/擦循环，
