基于單片機的電子時鐘畢業(yè)設計論文

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1、基于單片機的電子時鐘 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 1．本課題的研究意義 （1）鞏固和提高學過的基礎理論和專業(yè)知識； （2）提高運用所學專業(yè)知識進行獨立思考和綜合分析、解決實際問題的能力； （3）培養(yǎng)掌握正確的思維方法和利用軟件和硬件解決實際問題的基本技能； （4）增強對實際電路的認識，掌握分析處理方法，進行調(diào)試、計算等基本技能的訓練，使之具有一定程度的實際工作能力。 （5）掌握科研、資料查詢的基本方法以及獲取新知識的能力。 （6）促使我們學習和獲取新知識，掌握自我學習的能力。 （7）通過參與實際工作，使我們了解社會和工作，具備一定的實際工作能力 （8）通過設計數(shù)字電

2、子鐘，了解電子鐘的工作原理和內(nèi)部構造。 2．本課題的主要內(nèi)容 1．根據(jù)數(shù)字電子鐘課題任務制定合理、可行的工作計劃； 2．進行必要的調(diào)研和資料搜集、文獻閱讀； 3．軟件設計要符合軟件工程規(guī)范，硬件設計符合原理表示、電 路圖紙和工藝要求的各種規(guī)范； 4．制定系統(tǒng)的測試方法，并根據(jù)完整的測試數(shù)據(jù)對系統(tǒng)的性能指標做出分析和評價； 5.實現(xiàn)數(shù)字電子鐘的顯示時間和時間校對的功能； 6．對課題成果進行總結，撰寫畢業(yè)設計說明書 3．本課題的重點和難點及預期目標 ?本課題的重點是：設計出能顯示時間且能校對時間的一個電子鐘； 本課題的難點是：熟練掌握Proteus、ProtelSE99及ke

3、il c51的應用和能實現(xiàn)的功能； 預期目標：實現(xiàn)時間顯示且能校對時間的一塊電子時鐘。 4．設計提綱、進度計劃 1、 了解機的基本機構； 2、 根據(jù)數(shù)字電子鐘課題任務制定合理、可行的工作計劃； 3、 根據(jù)課題任務書選擇合理的單片機； 4、 根據(jù)課題任務書繪出合理的原理圖； 5、 根據(jù)課題任務書編寫正確的應用程序； 6、 在應用軟件中進行仿真練習； 7、 購買元器件進行焊接； 8、 下載程序進行調(diào)試； 9、 撰寫設計論文。 ? ? ?進度計劃： 第十一周：查閱資料，搜集所需信息； 第十二、三周：根據(jù)數(shù)字電子鐘課題任務制定合理、可行的工作計劃； 第十四、五周：根據(jù)

4、所制定的任務書編寫電氣原理圖； 第十六、七周：根據(jù)所制定的任務書編寫程序在Proteus中進行仿真調(diào)試； 第十八、九周：編寫畢業(yè)設計論文，裝訂成冊； 第二十周:進行畢業(yè)答辯； 5、完成課題所需條件及落實措施 1、資料：相關設備資料和圖紙資料已由指導教師提供，其他的參考資料通過圖書館和網(wǎng)絡查詢，可滿足完成任務設計需要； 2、機、plc、Proteus、ProtelSE99、eil c51及軟件運行環(huán)境； 3、時間和場地：由于要參加畢業(yè)實習，學院提供了教為靈活教學進度計劃、輔導時間及相應的教室、實驗室，可保證靈活有效地按進度完成設計任務。 指導教師意見：（對本課題的深度、廣度及

5、工作量的意見） 參考文獻、資料： [1] 代啟化.基于Proteus的電路設計與仿真[J].現(xiàn)代電子技術.2006,第19期. [2] 曹洪奎;馬瑩瑩 基于Proteus單片機系統(tǒng)設計與仿真[J]. 遼寧工學院學報07年04期 [3] 侯玉寶 基于Proteus的51系列單片機設計與仿真[M]電子工業(yè)出版社，2008.270～288 [4] 蔡希彪,曹洪奎; 單片機電子時鐘系統(tǒng)的設計與仿真 [J];中國科技信息; 2007年04期 [5] 方怡冰.單片機課程的教學與實驗改革[J].電氣電子教學學報.2006，第3期. [6] 劉文秀.單片機應用系統(tǒng)仿真

6、的研究[J].現(xiàn)代電子技術.2005, 第286 期 [7] 張友德.單片微型機原理、應用與實驗[M].上海：復旦大學出版社，2003.225～256. [8] 李光飛.單片機設計實例指導[M].北京：北京航空航天大學出版社,2004.5,96～100. [9] 胡漢才 單片機原理及其接口技術[M]. 北京： 清華大學出版社 , 1996.89～110. [10] 楊立民.單片機技術及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社.1997.90～120. 【11】李軍.51系列單片機高級實例開發(fā)指南 北京航空航天大學出版社 指導教師：

7、 年 月 日 目錄 第一章 緒論 7 1.1 引言 7 1.2 Proteus軟件簡介 8 第二章 單片機的相關知識 8 2.1 單片機簡介 8 2.2單片機的發(fā)展史 9 2.2.1 4位單片機 9 2.2.2 8位單片機 9 2.2.3 16位單片機 9 2.2.4 32位單片機 10 2.2.5 64位單片機 10 2.3單片機的特點 10 2.4 AT89C51單片機介紹 11 2.4.1 主要特性 11 2.4.2 管腳說明 12

8、第三章 硬件電路設計 14 3.1電子鐘系統(tǒng)硬件組成 14 3.2電子時鐘系統(tǒng)設計流程 15 3.3單片機的基本結構 15 3.4單片機的選擇 20 3.5Protel DXP電路圖設計 22 3.6 Proteus 電路圖設計 23 第四章軟件設計 24 4.1 程序流程圖設計 24 4.2 源程序設計 29 4.3 KeilC51進行程序調(diào)試 34 4.4 仿真與調(diào)試 35 4.4.1 Proteus中Hex 文件選擇 35 4.4.2 Proteus進行電子鐘系統(tǒng)仿真 35 結束語 36 參考文獻 37 致 謝 38 第一章 緒論 1.1 引言 近年

9、來隨著計算機在社會領域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強，體積小，功耗低，價格便宜，工作可靠，使用方便等特點，因此越來越廣泛地應用各個領域. 本文的電子鐘系統(tǒng)是以單片機（AT89C51）為核心，時鐘芯片DS1302、數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片MAX7219等元器件組成。具體介紹應用Proteus的ISIS軟件進行單片機系統(tǒng)的電子鐘設計與仿真的實現(xiàn)方法。該方法既能準確驗證所設計的系統(tǒng)是否滿足技術要求,又能提高系統(tǒng)設計的效率和質(zhì)量,降低開發(fā)成本,具有推廣價值。隨著半導體技術的飛速發(fā)展，以及移動通信、網(wǎng)絡技術、多媒體技術在嵌入式系統(tǒng)設計中的應用，單片機從4位、

10、8位、16位到32位，其發(fā)展歷程一直受到廣大電子愛好者的極大關注。單片機功能越來越強大，價格卻不斷下降的優(yōu)勢無疑成為嵌入式系統(tǒng)方案設計的首選，同時單片機應用領域的擴大也使得更多人加入到基于單片機系統(tǒng)的開發(fā)行列中，推動著單片機技術的創(chuàng)新進步。 然而傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)開發(fā)除了需要購置諸如仿真器、編程器、示波器等價格不菲的電子設備外，開發(fā)過程也較繁瑣。來自英國Labcenter Electronics公司的Proteus軟件很好地詮釋了利用現(xiàn)代EDA工具方便快捷開發(fā)單片機系統(tǒng)的優(yōu)勢。它包括PROTEUS VSM（Virtual System Modelling）、PROTEUS PCB DESIGN

11、兩大組成部分，在PC機上就能實現(xiàn)原理圖電路設計、電路分析與仿真、單片機代碼級調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗證以及形成PCB文件的完整嵌入式系統(tǒng)設計與研發(fā)過程。 單片機系統(tǒng)作為一種典型的嵌入式系統(tǒng)，其系統(tǒng)設計包括硬件電路設計和軟件編程設計兩個方面, 其調(diào)試過程一般分為軟件調(diào)試、硬件測試、系統(tǒng)調(diào)試3個過程。如果采用單片機系統(tǒng)的虛擬仿真軟件——Proteus，則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作。 1.2 Proteus軟件簡介 PROTEUS軟件由Labcenter公司開發(fā)，是目前世界上最先進、最完整的嵌入式系統(tǒng)設計與仿真平臺，可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設的混合電路系統(tǒng)的

12、電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設計等功能，是目前唯一能夠?qū)Ω鞣N處理器進行實時仿真、調(diào)試與測試的EDA工具。微控制器系統(tǒng)相關的仿真需建立編譯和調(diào)試環(huán)境，可選擇Keil C51uVision2 軟件。該軟件支持眾多不同公司的芯片，集編輯、編譯和程序仿真等于一體，同時還支持PLM、匯編和C語言的程序設計。它的界面友好易學，在調(diào)試程序、軟件仿真方面有很強大的功能。 其革命性的功能是：將電路仿真和微處理器仿真進行協(xié)同，直接在基于原理圖的虛擬原型上進行處理器編程調(diào)試，并進行功能驗證，通過動態(tài)器件如電機、LED、LCD、開關等，實時看到運行后的輸入、輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯

13、分析儀等， Proteus為我們建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。 第二章 單片機的相關知識 2.1 單片機簡介 單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。 2.2單片機的發(fā)展史 2.2.1 4位單片機

14、 1975年，美國德克薩斯儀器公司首次推出4位單片機TMS-1000；此后，各個計算機公司競相推出四位單片機。日本松下公司的MN1400系列，美國洛克威爾公司的PPS/1系列等。四位單片機的主要應用領域有：PC機的輸入裝置，電池充電器，運動器材，帶液晶顯示的音/視頻產(chǎn)品控制器，一般家用電器的控制及遙控器，電子玩具，鐘表，計算器，多功能電話等。 2.2.2 8位單

15、片機 1972年，美國Intel公司首先推出8位微處理器8008，并于1976年9月率先推出MCS-48系列單片機。在這以后，8位單片機紛紛面市。例如，莫斯特克和仙童公司合作生產(chǎn)的3870系列，摩托羅拉公司生產(chǎn)的6801系列等。隨著集成電路工藝水平的提高，一些高性能的8位單片機相繼問世。例如，1978年摩托羅拉公司的MC6801系列及齊洛格公司的Z8系列，1979年NEC公司的UPD78XX系列。這類單片機的尋址能力達64KB，片內(nèi)ROM容量達4--8KB，片內(nèi)除帶有并行I\

16、O口外，還有串行I\O口，甚至還有A\D轉化器功能。8位單片機由于功能強，被廣泛用于自動化裝置、智能儀器儀表、智能接口、過程控制、通信、家用電器等各個領域。 2.2.3 16位單片機 1983年以后，集成電路的集成度可達幾十萬只管/片，各系列16位單片機紛紛面市。這一階段的代表產(chǎn)品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列，1987年Intel推出了80C96，美國國家半導體公司推出的HPC16040，NEC公司推出的783XX

17、系列等。16位單片機主要用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，便攜式設備等場合。 2.2.4 32位單片機 隨著高新技術只智能機器人，光盤驅(qū)動器，激光打印機，圖像與數(shù)據(jù)實時處理，復雜實時控制，網(wǎng)絡服務器等領域的應用與發(fā)展，20世紀80年代末推出了32位單片機，如Motorlora公司的MC683XX系列，Intel的80960系列，以及近年來流行的ARM系列單片機。32位單片機是單片機的發(fā)展趨勢，隨著技術的發(fā)展及開發(fā)成本和產(chǎn)品價格的下降，將會與8位單片機并駕齊

18、驅(qū)。 2.2.5 64位單片機 近年來，64位單片機在引擎控制，智能機器人，磁盤控制，語音圖像通信，算法密集的實時控制場合已有應用，如英國Inmos公司的Transputer T800是高性能的64位單片機。 2.3單片機的特點 1 . 單片機的存儲器ROM和RAM時嚴格區(qū)分的。ROM稱為程序存儲器，只存放程序，固定常數(shù)，及數(shù)據(jù)表格。RAM則為數(shù)據(jù)存儲器，用作工作區(qū)及存放用戶數(shù)據(jù)。 2 . 采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制需要，單片機有更強的邏輯

19、控制能力，特別是單片機具有很強的位處理能力。 3 . 單片機的I/O口通常時多功能的。由于單片機芯片上引腳數(shù)目有限，為了解決實際引腳數(shù)和需要的信號線的矛盾，采用了引腳功能復用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設置或由機器狀態(tài)來區(qū)分。 4 . 單片機的外部擴展能力很強。在內(nèi)部的各種功能部件不能滿足應用的需求時，均可在外部進行擴展，與許多通用的微機接口芯片兼容，給應用系統(tǒng)設計帶來了很大的方便。 2.4 AT89C51單片機介紹 AT

20、89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制

21、系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 AT89C51單片機 2.4.1 主要特性 與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個16位定時器/計數(shù)器 5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2.4.2 管腳說明 VCC：供電電壓。 　　GND：接地。 　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序

22、數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，

23、P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下

24、表所示： P3.0 RXD 串行輸入口 P3.1 TXD 串行輸出口 P3.2 /INT0 外部中斷0 P3.3 /INT1 外部中斷1 P3.4 T0 記時器0外部輸入 P3.6 /WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 P3.7 /RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對

25、外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部

26、鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 　　振蕩器特性: 　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 第三章 硬件電路設計 3.1電子鐘系統(tǒng)硬件組成 電子鐘

27、系統(tǒng)硬件主要由AT89C51單片機、時鐘芯片DS1302、數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片MAX7219等元器件組成。 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機 DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時。 MAX7219是MAXIM公司生產(chǎn)的串行輸入/輸出共陰極數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片。 電子鐘系統(tǒng)硬件電路組成框圖 3.2電子時鐘系統(tǒng)設計流程 。 3.3單片機的基本結構 MCS-52單片機內(nèi)部結構 ?? 8052單片機包含中央處理器

28、、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明： 中央處理器： ???中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。 數(shù)據(jù)存儲器(RAM) ????8052內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有12

29、8個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結果或用戶定義的字型表。 圖3-1 單片機8052的內(nèi)部結構 程序存儲器(ROM)： 8052共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 定時/計數(shù)器(ROM)： 8052有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉向。 并行輸入輸出(I/O)口： 8052共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 全雙工串行口： 8052內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。 中斷系統(tǒng)：

30、8052具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。 時鐘電路： 8052內(nèi)置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但8052單片機需外置振蕩電容。 單片機的結構有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結構，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結構，即普林斯頓(Princeton)結構。INTEL的MCS-52系列單片機采用的是哈佛結構的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機則采用普林斯頓結構。 下圖是MCS-5

31、2系列單片機的內(nèi)部結構示意圖。 圖3-2 MCS-52系列單片機的內(nèi)部結構 MCS-52的引腳說明： MCS-52系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結構，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： MCS-51的引腳說明： MCS-52系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結構，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個

32、I/O口，中斷口線與P3口線復用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： 單片機的引腳圖 Pin9:RESET/Vpd復位信號復用腳，當8052通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。初始化后，程序計數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復位不改變RA

33、M（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8052的初始態(tài)。 8051的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位，見下圖4。此外，RESET/Vpd還是一復用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 上電自動和手動復位電路圖 內(nèi)部和外部時鐘方式圖 Pin30:ALE/當訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈

34、沖。 如果單片機是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。 Pin29:當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。 Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。 3.4單片機的選擇 單片機微型

35、計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O備相結合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。 單片機經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大存儲容量、強I/O功能及較好的結構兼容性方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢不外乎以下幾個方面： 1、多功能 單片機中盡可能地把所需要的存儲器和I/O口都集成在一塊芯片上，使得單片機可

36、以實現(xiàn)更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可編程計數(shù)器陣列）、WDT（監(jiān)視定時器---看家狗）、高速I/O口及計數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。 有的單片機針對某一個應用領域，集成了相關的控制設備，以減少應用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。例如，有的芯片以51內(nèi)核為核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解碼器、CAN或者I*I*C總線控制器等，LED、LCD或VFD顯示驅(qū)動器也開始集成在8位單片機中。 2、高效率和高性能 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機開始使用RISC、流水線和DSP的設計技術，使單片機的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：單片機的時鐘頻率得到提高；同樣頻率的

37、單片機運行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機的尋址能力、片內(nèi)ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。 由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復雜程度的增加，開始使用高級語言（如C語言）來開發(fā)單片機的程序。使用高級語言可以降低開發(fā) 難度，縮短開發(fā)周期，增強軟件的可讀性和可移植性，便于改進和擴充功能。 3、低電壓和低功耗 單片機的嵌入式應用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工藝的大量采用，很多單片機可以在更低的電壓下工作（1.2V或0.9V），功耗已經(jīng)降低到uA級。這些特性使得單片機系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長的時間。 4、低價格

38、 單片機應用面廣，使用數(shù)量大，帶來的直接好處就是成本的降低。目前世界各大公司為了提高競爭力，在提高單片機性能的同時，十分注意降低其產(chǎn)品的價格。 下面大致介紹一下單片機的主要應用領域和特點。 （1）家用電器領域 用單片機控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制電路，使家用電器（如洗衣機、空調(diào)、冰箱、微波爐、和電視機等）功能更完善，更加智能化和易于使用。 （2）辦公自動化領域 單片機作為嵌入式系統(tǒng)廣泛應用于現(xiàn)代辦公設備，如計算機的鍵盤、磁盤驅(qū)動、打印機、復印機、電話機和傳真機等。 （3）商業(yè)應用領域 商業(yè)應用系統(tǒng)部分與家用和辦公應用系統(tǒng)相似，但更加注重設備的穩(wěn)定性、可

39、靠性和安全性。商用系統(tǒng)中廣泛使用的電子計量儀器、收款機、條形碼閱讀器、安全監(jiān)測系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和冷凍保鮮系統(tǒng)等，都采用了單片機構成的專用系統(tǒng)。與通用計算機相比，這些系統(tǒng)由于比較封閉，可以更有效地防止病毒和電磁干擾等，可靠性更高。 （4）工業(yè)自動化 在工業(yè)控制和機電一體化控制系統(tǒng)中，除了采用工控計算機外，很多都是以單片機為核心的單片機和多機系統(tǒng)。 （5）智能儀表與集成智能傳感器 目前在各種電氣測量儀表中普遍采用了單片機應用系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量系統(tǒng)，使得測量系統(tǒng)具有存儲、數(shù)據(jù)處理、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能。將單片機和傳感器相結合，可以構成新一代的智能傳感器。它將傳感器變換后的

40、物理量作進一步的變化和處理，使其成為數(shù)字信號，可以遠距離傳輸并與計算機接口。 （6）現(xiàn)代交通與航空航天領域 通常應用于電子綜合顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)控系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運行監(jiān)視系統(tǒng)等。這些領域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實時性的要求往往比商用系統(tǒng)還要高，因此采用單片機系統(tǒng)更加重要。 目前，我國生產(chǎn)很多型號的單片機，在此，我們采用型號為STC89C52的單片機。因為：?STC89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲

41、技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-52指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內(nèi)置功能強大的微型計算機的AT89C52提供了高性價比的解決方案。 ?? ?STC89C52是一個低功耗高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，STC89C51可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本 3.5Protel DXP電路圖設計 Protel DXP設計的電子鐘電路原理圖 主要元器

42、件功能介紹： AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。 DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時。具有調(diào)時功能。時鐘操作可通過AM\PM指示決定采用24或12小時格式。 MAX7219是MAXIM公司生產(chǎn)的串行輸入/輸出共陰極數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片。采用三線制串行接口技術進行數(shù)據(jù)傳送，可直接與單片機連接，用戶能方便地修改內(nèi)部參數(shù)實現(xiàn)多位LED數(shù)碼管顯示。內(nèi)含有硬件動態(tài)掃描顯示控制，每塊芯片可驅(qū)動8個LED數(shù)碼管。 3.6 Proteus

43、 電路圖設計 運行Proteus的ISIS 后出現(xiàn)程序主窗口界面，鼠標左鍵單擊窗口左側的元器件工具欄的component.按鈕, 接著再點擊窗口左側的元器件選擇區(qū)的Pick Divices.按鈕，彈出如圖1所示的Pick Devices窗口，再在Categ欄里點擊MicroprocessorICs項后，在Results欄里會出現(xiàn)各種類型的CPU器件，找到 AT89C51后雙擊，AT89C51就被添加到當前窗口左側的元器件列表區(qū)了。 用同樣的方法依次把 DS130、MAX7219、數(shù)碼管、晶振以及多個電阻、電容也添加到器件列表區(qū)里。 然后再依次點擊列表區(qū)里的器件，單擊左鍵把他們放到繪圖區(qū)，

44、右鍵選中元件，并編輯其屬性，合理布局后，進行連線。連線時當鼠標的指針靠近一個對象的引腳時，跟著鼠標的指針r ICs就會出現(xiàn)一個“×”提示符號，點擊鼠標左鍵即可畫線了，需要拐彎時點擊一下即可，在終點再點擊確認一下就畫出了一段導線，所有導線畫完后，點擊工具欄的 Inter-sheeTerminal.按鈕，添加上電源和接地符號，原理圖的繪制就完成了。 Proteus中設計的電子時鐘系統(tǒng)原理圖 第四章軟件設計 4.1 程序流程圖設計 系統(tǒng)程序流程圖 按鍵處理是先檢測秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加1；如果沒有按下，就檢測分按鍵是否按下，分按鍵如果按

45、下，分就加1；如果沒有按下，就檢測時按鍵是否按下，時按鍵如果按下，時就加1；如果沒有按下，就把時間顯示出來。 N Y N Y N Y 時加1 顯示時間 結束 開始 秒按鍵按下？ 秒加1 分按鍵按下？ 分加1 時按鍵按下？ 按鍵處理流程圖 定時器中斷時是先檢測1秒是否到，1秒如果到，秒單元就加1；如果沒到，就檢測1分鐘是否到，1分鐘如果到，分單元就加1；如果沒到，就檢測1小時是否到，1小時如果到，時單元就加1，如果沒到，就顯示時間。 N 2

46、4小時到？ 分單元清零，時單元加1 N N N Y Y 時單元清零 時間顯示 中斷返回 開始 一秒時間到？ 60秒時間到？ 60分鐘到？ 秒單元加1 秒單元清零，分單元加1 Y Y 定時器中斷流程圖 時間顯示是先秒個位計算顯示，然后是秒十位計算顯示，再是分個位計算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時個位計算顯示，最后是時十位顯示。 時十位計算顯示 結束 開始 秒個位計算顯示 秒十位計算顯示 分個位計算顯示

47、分十位計算顯示 時個位計算顯示 時間顯示流程圖 4.2 源程序設計 中斷技術在單片系統(tǒng)中有著十分重要的作用，它不僅可以提高單片機CPU的效率，也可以對突發(fā)事件處理。所謂中斷就是當CPU正在執(zhí)行程序A時，發(fā)生了另一個急需處理的事件B，這是CPU暫停當前執(zhí)行的程序A，立即轉去執(zhí)行處理事件B的程序，處理完事件B后，再返回到程序A繼續(xù)執(zhí)行，這個過程被叫做中斷。關于中斷的概念有下列幾個名詞：（1）程序A稱為主程序，（2）處理事件B的程序稱為中斷服務程序，（3）主程序中轉向中斷服務程序的地方稱為斷點，（4）引起中斷的原

48、因即事件B稱為中斷源，（5）轉去執(zhí)行中斷服務程序稱為中斷響應。關于中斷的概念可以打個如下的比喻。領導（CPU）在自己的房間辦公（執(zhí)行主程序），下屬（外設）有問題打電話來請示（中斷源），領導停下正在進行的工作，通過電話給下屬做指示（執(zhí)行中斷服務程序），指示完后，領導掛斷電話，繼續(xù)做自己的工作（返回主程序繼續(xù)執(zhí)行）。 中斷是一個過程，當中央處理器CPU在處理某件事情時，外部又發(fā)生了另一緊急事件，請求CPU暫停當前的工作而去迅速處理該緊急事件。處理結束后，再回到原來被中斷的地方，繼續(xù)原來的工作。引起中斷的原因或發(fā)出中斷請求的來源，稱為中斷源。 單片機一般允許有多個中斷源，當幾個中斷源同時向CPU

49、請求中斷時，就存在CPU優(yōu)先響應哪一個中斷請求源的問題（優(yōu)先級問題），一般根據(jù)中斷源的輕重緩急排隊，優(yōu)先處理最緊急事件的中斷請求，于是便規(guī)定每一個中斷源都有一個中斷優(yōu)先級別，并且CPU總是響應級別最高的中斷請求。 當CPU正在處理一個中斷源請求的時候，又發(fā)生了另一個優(yōu)先級比它高的中斷源請求，如果CPU能夠暫時中止對原來中斷處理程序的執(zhí)行，轉而去處理優(yōu)先級更高的中斷源請求，待處理完以后，再繼續(xù)執(zhí)行原來的低級中斷處理程序，這樣的過程稱為中斷嵌套。 以下為部分源程序： #include "AT89X51.H" #include "delay.h" #include "max7219.c

50、" #include "music.c" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int idata sbit ADD=P1^1; sbit SUB=P1^0; sbit ACC0 = ACC^0; sbit ACC7 = ACC^7; void showDay(void);//顯示時間 void showData(void);//顯示日期 void showDishi(void);//顯示定時 void int_0(void);//中斷0 void int_1(void);//中斷1 void flas

51、h_max7219(unsigned char n);//閃一個位max7219 /*********************************************************************/ /* 實時時鐘模塊 時鐘芯片型號：DS1302 */ /*/ /*********************************************************************/ sbit T_CLK = P2^3; /*實時時鐘時鐘線引腳 */ sbit T_IO = P2^4; /*實時時鐘數(shù)據(jù)線引腳 */ sbit T_R

52、ST = P2^5; /*實時時鐘復位線引腳 */ /********************************************************************/ void v_RTInputByte(uchar ucDa); //往DS1302寫入1Byte數(shù)據(jù) uchar uc_RTOutputByte(void);// 從DS1302讀取1Byte數(shù)據(jù) void v_W1302(uchar ucAddr, uchar ucDa);//往DS1302寫入數(shù)據(jù) uchar uc_R1302(uchar ucAddr);//讀取DS1302某地址的數(shù)據(jù)

53、 //void v_BurstW1302T(uchar *pSecDa);//往DS1302寫入時鐘數(shù)據(jù)(多字節(jié)方式) //void v_BurstR1302T(uchar *pSecDa);//讀取DS1302時鐘數(shù)據(jù) //void v_BurstW1302R(uchar *pReDa);//往DS1302寄存器數(shù)寫入數(shù)據(jù)(多字節(jié)方式) //void v_BurstR1302R(uchar *pReDa);//讀取DS1302寄存器數(shù)據(jù) void v_Set1302(uchar *pSecDa) ;//設置初始時間,,輸入: pSecDa: 初始時間地址。初始時間格式為: 秒 分 時

54、 日 月 星期 年 void v_Get1302(uchar ucCurtime[]) ;//讀取DS1302當前時間 uchar showTime[8]={0,0,10,0,0,10,0,0};//顯示的時間**********************************************全局變量 uchar setTime[2]={0,0};//定時的設定 uchar time[7]={0,0x59,0x19,0x24,0x7,0x01,0x08};//秒 分 時 日 月 星期 年 uchar Tmod=7;//此時的調(diào)節(jié)模式 void main() {

55、 delay_ms(200); //sound(); initMAX7219();//初始化max7219 cls();//清屏max7219 //v_Get1302(& time); //v_Set1302(& time); EX0=1; EX1=1; IT1=1;//下降沿觸發(fā) IT0=1; EA=1;//開中斷 v_Get1302(& time); showDay(); //int_1(); //int_0(); while(1) { v_Get1302(& time); showDay();

56、if ((setTime[0]==time[2])&&(setTime[1]==time[1]))sound(); } } //************************************************顯示時間 void showDay(void) { //將數(shù)據(jù)轉化為顯示格式 showTime[7]=time[0] & 0x0f;//個位 showTime[6]=time[0]>>4;//十位 showTime[4]=time[1] & 0x0f; showTime[3]=time[1]>>4; showTime[1]=tim

57、e[2] & 0x0f; showTime[0]=time[2]>>4; showTime[2]=showTime[5]=10; disp_88(& showTime); } //*************************************************顯示日期 void showData(void) { showTime[7]=time[3] & 0x0f; showTime[6]=time[3]>>4; showTime[4]=time[4] & 0x0f; showTime[3]=time[4]>>4; showTime[

58、1]=time[6] & 0x0f; showTime[0]=time[6]>>4; showTime[2]=showTime[5]=10; disp_88(& showTime); } //*************************************************顯示定時 void showDishi(void) { showTime[1]=setTime[0] & 0x0f; showTime[0]=setTime[0]>>4; showTime[4]=setTime[1] & 0x0f; showTime[3]=setTime[

59、1]>>4; showTime[6]=12; showTime[7]=13; showTime[2]=showTime[5]=10; disp_88(& showTime); } 4.3 KeilC51進行程序調(diào)試 4.4 仿真與調(diào)試 4.4.1 Proteus中Hex 文件選擇 系統(tǒng)仿真分析電路原理圖在ISIS里設計完成，并將系統(tǒng)軟件編譯成.Hex文件，再進行電子時鐘的系統(tǒng)虛擬仿真 。 （1）在ISIS的原理圖中，右鍵單擊AT89C51將其選中，然后單擊左鍵打開AT89C51的Edit Component 對話框，如下圖所示。 （2）選擇相應的.H

60、ex文件，再在Proteus ISIS 編輯窗口的File菜單中選擇Save Design 選項，保存設計，生成.DSN文件。 4.4.2 Proteus進行電子鐘系統(tǒng)仿真 在Proteus ISIS的Debug菜單中選擇Execute，運行程序，系統(tǒng)仿真結果如下圖所示。 實現(xiàn)功能： 當進入調(diào)整功能時，按第一個鍵K1進行減運算，按第二個鍵K2進行加運算。 按下第三個鍵K3,實現(xiàn)日期\時間調(diào)整及\定時功能，等數(shù)字閃爍后，按一二鍵進行加減，從而可以進行具體日期時間調(diào)整。 當定時設定后，到預定時間后，系統(tǒng)通過C51音樂程序演唱歌曲-八月桂花。 按下第四個鍵K4，可以進行時間\日期切換，

61、8位LED數(shù)碼管將顯示時間或日期，采用24小時制。 時間顯示格式為：時-分-秒；日期顯示格式為：日-月-年。 具有實時顯示當前計算機系統(tǒng)時間和日期的功能。 Proteus系統(tǒng)仿真結果 結束語 本文的電子鐘系統(tǒng)是以單片機（AT89C51）為核心，時鐘芯片DS1302、數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片MAX7219等元器件組成。具體介紹應用Protel DXP進行電路原理圖設計，Keil C51軟件調(diào)試程序以及Proteus的ISIS軟件進行單片機系統(tǒng)的電子鐘設計與仿真。實現(xiàn)了硬件軟化的目的。 我在這一次數(shù)字電子鐘的設計過程中，很是受益匪淺。通過對自己在大學三年時間里所學的知識的回顧，并充分發(fā)

62、揮對所學知識的理解和對畢業(yè)設計的思考及書面表達能力，最終完成了。這為自己今后進一步深化學習，積累了一定寶貴的經(jīng)驗。撰寫論文的過程也是專業(yè)知識的學習過程，它使我運用已有的專業(yè)基礎知識，對其進行設計，分析和解決一個理論問題或?qū)嶋H問題，把知識轉化為能力的實際訓練。培養(yǎng)了我運用所學知識解決實際問題的能力。 通過這次課程設計我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了；才能夠?qū)⒄n本知識與實踐相整合，理論知識服務于教學實踐，以增強自己的動手能力。這個實驗十分有意義 我獲得很深刻的經(jīng)驗。通過這次課程設計，我們知道了理論和實際的距離，也知道了理論和實際想結合的重要性，，也從中得知了很多書本上無法得知的知識。 我們的學習不但

63、要立足于書本，以解決理論和實際教學中的實際問題為目的，還要以實踐相結合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，學生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學習就應該采取理論與實踐結合的方式，理論的問題，也就是實踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識的鞏固，又有助于帶動實踐，解決實際問題，加強我們的動手能力和解決問題的能力。 參考文獻 [1] 代啟化.基于Proteus的電路設計與仿真[J].現(xiàn)代電子技術.2006,第19期. [2] 曹洪奎;馬瑩瑩 基于Proteus單片機系統(tǒng)設計與仿真[J]. 遼寧工學院學報07年04期 [3] 侯玉寶 基于Pr

64、oteus的51系列單片機設計與仿真[M]電子工業(yè)出版社，2008.270～288 [4] 蔡希彪,曹洪奎; 單片機電子時鐘系統(tǒng)的設計與仿真 [J];中國科技信息; 2007年04期 [5] 方怡冰.單片機課程的教學與實驗改革[J].電氣電子教學學報.2006，第3期. [6] 劉文秀.單片機應用系統(tǒng)仿真的研究[J].現(xiàn)代電子技術.2005, 第286 期 [7] 張友德.單片微型機原理、應用與實驗[M].上海：復旦大學出版社，2003.225～256. [8] 李光飛.單片機設計實例指導[M].北京：北京航空航天大學出版社,2004.5,96～100. [9] 胡漢才 單片機原理及其接口技術[M]. 北京： 清華大學出版社 , 1996.89～110. [10] 楊立民.單片機技術及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社.1997.90～120. 【11】李軍.51系列單片機高級實例開發(fā)指南 北京航空航天大學出版社 37