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1、单片机课程设计单片机技术课程设计说明书基于单片机的时钟电路设计专业电气工程及自动化学生姓名 班级学号指导教师完成日期2011年 6月 9 日 摘 要随着生活节奏的加快，人们时间观念的加强，时钟已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，而如何在时钟的基础上，根据人们生活的需要增加相应的功能以方便人们的生活，成为时钟设计方面的重点。单片机以其强大的功能，低廉的价格成为许多多功能电子产品的首选。本设计结合我所学的单片机原理及接口技术这门课程而拓展的电子方面的研究，在单片机时钟的基础上通过软件记时，实现时钟功能，同时通过按键开关来扩展功能，实现定时闹钟与秒表功能。C51语言作为高级语言C语言的移植，易于
2、理解和操作，且结构化较高，本设计即采用C51语言作为编程语言，流程比较清晰。本设计是以一片40引脚的单片机AT89C51为主体，结合16位定时器/计数器、I/O口扩展和LCD数码管共同设计完成电子数字钟（与MCS-51 兼容）。给出具体电路图对其做出详细的分析和说明。论文主要介绍了Protel 软件的仿真功能。并以数字电子钟设计为例，阐述如何应用该软件进行数字电路的设计与仿真。Proteus是深受广大电路设计者喜爱而成为家喻户晓的电路设计工具。它不但使绘制原理图、仿真等功能更加完备，而且它为用户提供功能强大、使用方便的电路仿真器。它可以对当前所画的电路原理图进行即时仿真，因此在电路的整个设计周
3、期都可以仿真查看和分析电路的性能指标，以便及时发现设计中所存在的问题并加以改正，从而更好的完成设计。关键词：AT89C51芯片 数码管 闹铃 设计与仿真 ABSTRACTWith the quickening pace of life, it enhanced sense of time, the clock has become an indispensable part of daily life. How the clock basis, according to peoples lives need to increase accordingly, function to facili
4、tate peoples lives, become the focus of the clock design. Microcontroller with its powerful features, low price to become the first choice for many multi-functional electronic products. The design combines the science and application of the principle amount of SCM such courses to expand the e-resear
5、ch, based on the clock in the microcontroller software in mind, the realization of the clock function, and to extend the functionality through the key switch, alarm and stopwatch time to achieve function. C51 high-level language C language as the language of transplantation, easy to understand and o
6、perate, and the structure of the higher, the design of the C51 language as a programming language used, the process clearer.Keyword: electric oclock multifuntional AT89C51I第1章 多功能数字时钟的功能1.1 设计背景及目的数字钟已经成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛应用于个人家庭以及办公室公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大地方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了新进的石英技术，是数字钟具有走时准确、性
7、能稳定、携带方便等优点。它还用于计时、自动报时等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字集成电路芯片出售，价格便宜，使用也方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字中电路的设计，因此进行数字钟的设计是必要的。在这里我们将以学过的比较零散的电路知识邮寄的、系统的结合起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。单片机具有体积小、功能可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已深入到人们的工作和生活的各个角落，有力地图动了个行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。（1）在学习了数字电子技术和单片机原理及接口技术课程后，为了加深
8、对理论知识的理解，学习理论知识在实际中的运用，培养动手能力和解决实际问题的能力。（2）熟悉Ptoteus及Keil软件的调试和仿真。（3）通过实验提高对单片机的认识。（4）通过实验提高软件调试能力。（5）进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。（6）通过课程设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，了解电路参数的计算方法。（7）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。（8）通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。具体要求：（1）、实时显示秒、分、时、年等（可自动或手动设置显示）（2）、具有定时功能（
9、3）、能调整时间、日期（4）、能调整定时时间（5）、时钟走时误差一天少于1分钟课题研究的意义数字时钟是采用数字电路实现对时、分、秒。数字显示计时装置，广泛用于个人家庭、车站、码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可缺少的必需品，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原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电器的自动启用等，所有这些都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字时钟及扩大其运用，有着
10、非常现实的意义。通过89C51电子时钟的设计，可以对51单片机有了更加深刻的认识，对其各个引脚功能掌握的更为透彻。也再次认识到单片机的应用具有使用范围广的特点，对各个行业的技术改造和产品智能化的更新换代起着重要的推动作用。由于设计的电子时钟起定时，计时作用，所以在设计过程中，可以很好的了解其原理，掌握时钟芯片的结构和实现方法。在设计电子时钟的过程中，需要完成硬件设计和软件设计，所以需要设计电路硬件原理图。在绘制原理图过程中，再次对PROTUES软件进行了熟悉和复习，对软件中的各个文件编辑器进行了掌握，并且知道了在原理图设计和绘制时，要对元件有合理的布局和放置。另外，在导线的绘制和网络标号的放置
11、时，也要符合设计的要求。在PCB图设计过程中，复习了元件的封装步骤和由原理图生成网络表的过程，明确了PCB图设计和自动布线前的准备工作，这些对完成整个硬件电路设计过程有很大的帮助。在软件设计时，再次熟悉了汇编语言，了解了汇编语言程序设计步骤：（1） 建立数学模型（2） 确定算法（3） 制订程序流程图（4） 确定数据结构（5） 写出源程序（6） 上机调试程序另外，通过这次研究，在自己动手设计硬件原理图和软件编程的过程中，可以很好的了解到电子时钟的总体设计过程和功能的实现过程，自己着手硬件和软件的制作，一定程度上提高了自己的动手能力和解决问题的能力。这次课题研究，可以很好的把大学四年所学的知识得以
12、应用，自己查阅资料，在碰到问题时，想办法去解决，让自己在学习知识的同时，明白学以致用这个道理。1.2 数字电子钟简介数字电子钟是一个将“ 时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能和报时功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒
13、计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态用七段显示译码器译码，通过七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一个音频发生器实现报时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。1.3 proteus简介 Proteus软件是英国Labcenter electronics
14、公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。 Prot
15、eus功能特点Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：（1）原理布图 （2）PCB自动或人工布线 （3）SPICE电路仿真 革命性的特点 （1）互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。 （2）仿真处理器及其外围电路 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型 上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。具有4大功能模块（1）智能原理图设计（ISIS）（2）完善的电路仿真功能（Prospice）（3）独特的单片机协同仿真功能（VSM）（4）实用的PCB设计平台1.4 Protel99 SE的五个模块简介PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。 以下介绍一些Protel99SE的部分最新功能：可生成30多种格式的电气连接网络表; 强大的全局编辑功能; 在原理图中选择一级器件,PCB中同样的器件也将被选
