基于protues仿真的多功能数字时钟课程设计报告Word文件下载.docx

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xxx 

届 

xxxx 

指导教师：

xxxxxx学院制

xxxx年xx月

数字时钟

学生：

xxxx

xxxxx

xxxxxx学院xxxx

1课程设计的任务与要求

1.1课程设计的任务

本设计主要研究数字时钟系统，对系统设备的软、硬件各个部分进行了研究。

1.2课程设计的要求

要求通过数字时钟系统，对时钟的年、月、日、星期、时、分、秒进行调节。

1.3课程设计的研究基础

熟悉并掌握Proteus及KeiluVision2的使用，学会应用已经学习过的知识，此次设计主要研究的是在单片机控制下工作的，以单片机组成的中央处理单元，来处理信号并发出控制命令，通过开关按键对时钟进行控制。

2数字时钟系统方案制定

2.1方案提出

方案一：

图2.1.1 

51单片机控制系统原理框图

其工作原理为：

本设计采用AT89C51单片机作为本次课程设计的控制模块。

单片机可把由DS18B20、DS1302、AT24C02中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、时间和年份的显示。

以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的的数据显示出来，并且显示多样化，在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。

方案二：

图2.1.2 

52单片机控制系统原理框图

以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的的数据显示出来，显示时间，通过按键进行控制。

2.2方案比较论证

方案一是通过按键对时钟进行调节，没有年月日和星期的显示，同样也没有温度的显示。

方案二同样是通过按键对时钟进行调节，但它具有年月日、星期、温度和时间的显示，功能比较全面，就如同万年历一样，可以让大家得到更多的信息。

2.3方案选择

由上述方案的比较论证，由于方案二太过于单调，所以我选择方案一，因为它功能比较全面。

3数字时钟系统方案设计

3.1各单元模块功能介绍及电路设计

3.1.1、硬件设计总体原理图如下：

图3.1.1系统总原理图

3.1.2、晶振电路

AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。

这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。

主要起谐振的作用

电路图如下：

图3.1.2晶振模块电路图

3.1.3、显示电路

采用LCD显示，LCD显示具有丰富多样性，灵活性，电路简单、易于控制而且功耗小，对于信息量多的系统，是比较适合的,LCD液晶显示模块采用LCD1602型号，具有很低的功耗，正常工作室电流仅2.0mA/5.0V。

通过编程实现总动关闭屏幕能够更有效地降低功耗。

LCD1602分两行显示，每行可现实多达16个字符，其内部的字符发生器已经存储了160个不同的点阵字符图形，通过内部指令可实现对其显示多样的控制。

图3.1.3显示模块电路 

3.1.4、按键电路

按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。

按键闭合过程在相应的I/O端口形成一个负脉冲。

闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定，这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖动。

抖动持续时间的常长短与开关的机械特性有关，一般在5-10ms之间。

为了避免CPU多次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。

本文采用的是独立式按键，直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态不会产生互相影响。

图3.1.4按键模块电路图

P1.0口表示功能移位键，按键选择要调整的时十位、时个位、分十位或分个位。

P1.1口表示数字“+“键，按一下则对应的数字加1。

P1.2口表示数字“-”键，按一下则对应的数字减1。

P1.3口表示时间表的切换，程序默认为日常时间表，当按下该开关，使输入为低电平时，表示当前执行的是考试时间表，并有绿发光二极管显示。

再按键，使键抬起，输入维高电平时，表示当前执行的是日常作息时间表，用红发光二级管显示。

3.1.5、温度采集部分

此部分选用DS18B20传感器，主要由四部分组成：

64位ROM、温度传感器、非挥

发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

有三个管脚：

DQ为数字信号输入/输出端；

GND为电源地；

VDD为外接供电电源输入端。

电源有两种接法：

1）远端因入；

2）寄生电源方式。

它是支持“一线总线”接口的温度传感器，测量温度范围为-55°

C~+125°

C，在-10~+85°

C范围内，可编程为9位—12位A/D转换精度，工作电压在3V—5V之间。

现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

3.1.6时钟模块

时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。

因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。

常用的时钟电路有两种方式：

一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。

本文用的是内部时钟方式。

4台灯电子调光器系统仿真和调试

4.1仿真软件介绍

Proteus软件是由ISIS和ARES两个软件构成。

其中ISIS是一款智能电路原理图输入系统软件，可作为电子系统仿真平台，该软件编辑环境既有良好的交互式人机界面，其设计功能强大，使用方便；

ARES是一款高级布线编辑软件，用于制作印制电路板（PCB）。

KeiluVision2是KeilSoftware公司推出的51系列单片机开发工具，基于软件开发平台，集编辑、编译、仿真于一体，支持汇编语言和C语言的程序设计。

此次课程设计是将这两个软件连起来进行使用的，它们是通过Vdmagdi级联工具来达成联系了，由KeiluVision2中的程序来对AT89C51进行控制的。

4.2系统仿真实现

4.2.1程序设计

1）程序流程如图4.1所示

图4.2.1程序流程图

4.2.2调试与仿真

安装VDM 

Server，使Keil和Proteus能联合调试程序。

在Keil中执行菜单命令“Project”到“OptionsforTarget‘Target1’”，在“Debug”选项卡，选中“Use：

ProteusVSMSimulator”。

然后点击

，进入Keil调试环境。

图4.2.2 

仿真效果

4.3数据分析

由设计系统的功能及参数可以看出与设计要求是相符的，通过按键可以对LCD显示器上的数据进行修改。

5总结

5.1设计小结

该设计方案是以AT89C51单片机为核心，采用LCD液晶屏幕显示系统，辅以温度采集模块、日期提醒、键盘时间调整预设置等模块，所构建的数字时钟系统，能动态显示实时时钟的时、分、秒，数据显示，3四个键实现时钟正常显示，调时，及闹钟时间设置。

本系统设计大部分功能有软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性也得大大提高。

5.2收获体会

通过此次数字时钟课程设计，对Proteus及KeiluVision2仿真软件有了更深刻的认识与掌握。

以前在学习这些软件时，只知照搬照抄，不知变通，现在用到这些软件时，不知从何下手。

在经过不断的使用学习，对其也产生了浓厚兴趣。

在设计这个课程时，一开始不知道怎么去构思，在网上看到别人设计的作品后，慢慢的摸索，弄懂了其工作原理，自己做起来觉得也不是那么难。

经过这次设计使我不仅学会了如何使用这些软件，也体会到在做任何事实时，都不要怕麻烦，要看清其问题所在，这样做起来就会得心应手，事半功倍。

5.3展望

随着科技的高速发展，各种各样的科技产品、家用电器走入人们的生活，这一切都大大地提高了人们的工作效率、改善了人们的生活，现在电器的发展趋势是智能化，这样会使人们使用起来更方便。

数字时钟随处可见，但它们都不报时，希望以后在各处所见的时钟都能够加上报时功能。

6参考文献

[1]谢自美，《电子线路设计、实验、测试》武汉：

华中理工大学出版社，2000

[2]白驹衍《单片计算机及应用》北京：

电子工业出版社，1999.2

[3]王洪君《单片机原理及应用》济南：

山东大学出版社 

2009.2

7附录

器件清单

元件名称

参数

备注

1

单片机

AT89C51

2

晶体

CRYSTAL

3

温度测量芯片

DS18B20

4

时钟模块

DS1302

5

LCD显示模块

LCD1602

6

按键

BUTTON

7

排阻

RESPACK-8/10K

8

电容

22pF

9

滑动变阻器

47K

表7.1