基于单片机的电子时钟设计毕业设计Word格式文档下载.docx
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2.3.1TMOD定时器/计数器方式寄存器12
2.3.2TCON定时器/计数器控制寄存器12
2.3.3定时器/计数器的初始化13
2.3.4LED数码管13
第3章系统硬件设计15
3.1总体设计15
3.1.1系统说明15
3.2模块设计15
3.2.1电源部分15
3.2.2复位电路16
3.2.3程序下载接口16
3.3显示部分15
3.4时钟电路DS1302工作原理15
3.4.1时钟电路DS1302工作原理16
3.4.2引脚功能及结构16
3.4.3DS1302的寄存器16
3.5MAX7219工作原理简介17
3.5.1引脚分配及功能17
3.5.2寄存器介绍17
3.6按键电路19
3.6.174HC2119
3.6.274HC0219
3.6.374HC37320
3.7晶振电路20
3.8系统总体原理图21
第4章系统软件设计23
4.1系统主程序流程图23
4.2时钟显示程序流程图23
4.3外部中断处理流程图24
4.4子程序举例25
4.4.1显示子程序25
4.4.2定时中断子程序26
4.4.3键盘处理程序26
第5章系统调试与仿真30
5.1系统软件调试30
5.2Proteus软件介绍30
5.2.1KeiluVision4软件介绍31
5.3Proteus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LabcenterElectronics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PROTEUSVSM（VirtualSystemModelling）、PROTEUSPCBDESIGN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
1.1Proteus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KeilC51uVision2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pick
devices
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Definecode
generation
tools
菜单命令下，选择程序编译的工具、路径、扩展名等项目；
菜单的Add/removesource
files
命令下，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。
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。
软件所提供的调试手段
提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。
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pause
animation
菜单项或pause
键暂停系统的运行；
或用debug
菜单下的stop
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/restart
debugging
菜单项命令，此时可以选择stepover
、step
into
和
step
out
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
/
restart
debuging
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，数据保留时间为10年等特点，是最好的选择。
1.3数码管显示工作原理
产品分类
数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；
按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管。
按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（COM）的数码管。
共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。
。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管。
共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
驱动方式
数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
静态显示驱动
静态驱动也称直流驱动。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。
静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×
8＝40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：
），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
动态显示驱动
数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"
a,b,c,d,e,f,g,dp"
的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。
在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
数码管是一类显示屏，通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。
由于它的价格便宜使用简单在电器特别是家电领域应用极为广泛，空调、热水器、冰箱等等。
绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与荧光屏。
1.4晶振介绍
晶体振荡器，简称晶振。
在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。
由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率围，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。
这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。
晶振有一个
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