Proteus电子钟仿真实验高清版.docx
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Proteus电子钟仿真实验高清版
Proteus仿真大赛
电
子
时
钟
仿
真
第一章电子时钟总体设计
电子时钟简介
电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。
随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合都用到电子时钟。
很多单片机产品具有实时时钟的功能，例如智能化仪器仪表、工业过程系统及家用电器等。
这里要求实现一个具有实时时钟显示和闹钟控制功能的数字钟。
通过数字钟的设计与制作，将前面所学的单片机内部定时资源、I/O端口、键盘和显示接口等知识融会贯通，锻炼独立设计、制作和调试应用系统的能力，深入领会单片机应用系统的硬件设计、模块化程序设计及软硬件调试方法等，并掌握单片机应用系统的开发过程。
电子钟设计要求
设计并制作具有如下功能的数字钟：
（1）自动计时，由6位LED先四起显示时、分、秒。
（2）具备校准功能，可以设置当前时间。
（3）具备定时启动功能，可以设置闹钟时间，启闹10s后自动关闭闹铃。
电子钟计时方案
（1）采用实时时钟芯片。
针对应用系统对实时功能的普遍需求，各大芯片生产厂家陆续推出了一系列实时时钟集成电路，如DS1287、DS12887、DS1302、PCF8563、S35190等。
这些实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒、计时功能和多点定时功能，计时数据每秒自动更新一次，不需程序干预。
单片机可通过中断或查询方式读取计时数据。
实时时钟芯片的计时功能无须占用CPU时间，功能完善，精度高，软件程序设计相对简单，在实时工业测控系统中多采用这一类专用芯片来实现。
（2）软件控制。
利用AT89S51内部定时/计数器进行中断定时，配合软件延时、分、秒的计时。
该方案节省硬件成本，且能够使读者对前面所学知识进行综合运用，因此，本系统设计采用这一方案。
电子钟显示方案
（1）利用串行口扩展LED，实现LED静态显示。
该方案占用单片机资源少，且静态显示亮度高，但硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，比适用于单片机并行口资源较少的场合。
（2）利用单片机并行I/O端口，实现LED动态显示。
该方案直接使用单片机并行口作为显示接口，无须外扩接口芯片，但占用资源较多，且动态扫描显示方式需占用CPU时间。
在非实时测控或单片机具有足够并行口资源的情况下可以采用。
这里采用动态显示方案。
第二章硬件描述及系统设计构思
电子时钟功能模块
系统硬件描述
1．控制器用AT89S51,12M晶振
2．数码管动态扫描驱动——P2口
3．数码管段码驱动——P1口
4．闹铃驱动——
5．调整键K1——（外部中断0,正常、调时、调分、调秒）
6．定时/正常切换键K2——
7．时间参数低位加1键K3——
8．时间参数高位加1键K4——
系统设计构思
1．主流程是取时间参数，显示时间参数。
2．利用T0中断来完成计时、比较定时时间、驱动闹铃。
3．利用T1中断完成动态显示中，调整时间闪烁效果的定时。
4．利用外部中断0来完成调整选择功能。
5．利用外部中断1完成定时显示，当前时间显示的切换
6．K3、K4键完成时间参数的循环加1操作
电子时钟电路原理图
如图为电子时钟电路原理图
第三章电子钟硬件介绍
单片机的介绍
单片机也被称为微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。
它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。
概括的讲：
一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机芯片
单片机是靠程序运行的，并且可以修改。
通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。
一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！
但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！
只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
数码管的工作原理
a.七段数码管分共阳管和共阴管，使用时要注意区分，本项目使用共阳数码管。
即公共端接正极。
数码管引脚示意图如下：
b.该电路使用芯片74LS244来驱动发光两极管，74LS244芯片说明书如下，使用时注意判断芯片的引脚号,引脚示意图如下：
c.人眼的视觉暂停时间大约是秒，当画面每秒变化超过24帧时，人眼会将这些快速变动的画面视作连续画面。
数码管动态显示正是利用了人的这一特性。
第四章控制系统的软件设计
程序设计
本系统的软件系统主要可分为主程序、定时计数中断程序、时间调整程序、闹钟设置程序四大模块。
在程序设计过程中，加强了部分软件抗干扰措施，下面对部分模块作介绍。
/***************数字钟程序***************/
#include<>
#defineucharunsignedchar
sbitbuzzer=P2^7;//定义蜂鸣器控制端口
/**************函数声明*************/
voiddisplay（uchar*p）;
ucharkeyscan（）;//扫描键盘有无键按下
ucharsearch（）;//按键识别
voidalarm（）;//闹钟判断启动
voidftion0（）;//时钟修改
voidftion1（）;//闹钟修改
voidcum（）;//加1修改
/***************全局变量定义****************/
ucharclockbuf[3]={0,0,0};//存放时钟时分秒的十进制数
ucharbellbuf[3]={0,0,0};//存放闹钟时分秒的十进制数
ucharmsec1;//10ms中断次数
ucharmsec2;//1s循环次数
uchartimdata,rtimdata;//时钟和闹钟修改位置标志
ucharcount;//闹钟启动后10s计时单元
uchar*dis_p;//显示缓冲区指针
bitarmbit;//闹钟标志，为0闹钟未设定，为1已设定
bitrtimbit;//闹钟是否启动标志，为1已启动
bitrhourbit;//闹钟小时修改标志，为1正在修改闹钟小时
bitrminbit;//闹钟分修改标志，为1正在修改闹钟分
bithourbit;//时钟小时修改标志，为1正在修改时钟小时
bitminbit;//时钟分修改标志，为1正在修改时钟分
bitsecbit;//时钟秒修改标志，为1正在修改时钟秒
/****************主函数****************/
voidmain（）
{
uchara;
armbit=0;//清零闹钟标志位
msec1=0;//设置10ms中断次数初值
msec2=0;//设置1s中断次数初值
timdata=0;//时钟内容修改位置记忆单元清零
rtimdata=0;//闹钟内容修改位置记忆单元清零
count=0;//闹钟启动后保持10s计时单元清零
TMOD=0x02;//定时器T0为工作方式2
TL0=0x06;//定时初始值为250us
TH0=0x06;
EA=1;//中断总允许位开启
ET0=1;//定时器1开中断
TR0=1;//启动定时器T0
dis_p=clockbuf;//将时钟值所在地址送入显示指针
P1=0x00;buzzer=0;
while
（1）
{
a=keyscan（）;//调用键盘扫描子程序
if（a==0x07）
{
display（dis_p）;//无键输入调用显示程序
if（armbit==1）alarm（）;//判断闹钟设定否，若设定则调用闹钟启动函数
}
else
{
display（dis_p）;//调用显示子函数作为延时去抖动
a=keyscan（）;
if（a!
=0x07）//没有抖动，表示有键按下
{a=search（）;//调用查键值子函数
switch（a）{
case0x00:
ftion0（）;break;//是时钟参数修改功能键，调用时钟设置子函数
case0x01:
ftion1（）;break;//是闹钟参数修改功能键，调用闹钟设置子函数
case0x02:
cum（）;break;//是加1功能键，调用加1修改功能子函数
default:
break;}
}}}}
/***************6位LED显示函数***************/
voiddisplay（uchar*p）
{ucharbuffer[6]={0,0,0,0,0,0};
uchark,i,j,m,temp;
ucharled[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,
0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
buffer[0]=p[0]/10;
buffer[1]=p[0]%10;
buffer[2]=p[1]/10;
buffer[3]=p[1]%10;
buffer[4]=p[2]/10;
buffer[5]=p[2]%10;
for（k=0;k<2;k++）
{temp=0x01;
for（i=0;i<6;i++）
{
j=buffer[i];
P0=~temp;
P1=led[j];//P1送断码
temp<<=1;
for（m=0;m<100;m++）;//每一位显示延时
P1=0x00;//关显示
}}}
/**************键盘扫描函数************/
ucharkeyscan（）
{
ucharc;
P0=0xf0;
c=P2;
c=c&0x07;//按键行输入为，屏蔽无关位
return（c）;
}
/**************查键值函数*************/
ucharsearch（）
{
uchara,b,c,d,e;
//P2=0xfe;
c=0xfe;//首列扫描字送变量c
a=0;//首列号送a
while
（1）
{
P0=c;//列扫描字送P0口
d=P2;//读入P2口的行状态
if（（d&0x01）==0）{b=0;break;}//第0行有键按下，第0行行首号送b
elseif（（d&0x02）==0）{b=4;break;}//第1行有键按下，第1行行首号送b
elseif（（d&0x04）==0）{b=8;break;}//第2行有键按下，第2行行首号送b
a++;//扫描列号加1
c<<=1;//修改列扫描字，扫描下一列
}
e=a+b;//将行首号与列号相加，求键号
do{display（dis_p）;}
while（（d=keyscan（））!
=0x07）;//等待释放按键
return（e）;
}
/***********闹钟判断启动函数*************/
voidalarm（）
{
if（（clockbuf[0]==bellbuf[0]）&&（clockbuf[1]==bellbuf[1]））
{buzzer=1;rtimbit=1;}//设置闹钟计时标志，时钟将进行10s计时标志
if（count==10）//判断闹钟保持10s时间到否
{
count=0;//清除闹钟保持10s计时
buzzer=0;//清除闹钟
armbit=0;//清闹钟标志，否则闹钟设置将继续有效
rtimbit=0;
}}
/*************时钟设置函数*************/
voidftion0（）
{
if（rhourbit==1||rtimbit==1||rtimdata==1）
{secbit=0;minbit=0;hourbit=0;timdata=0;}
else
{
TR0=0;//关定时器
dis_p=clockbuf;//将时钟缓冲区首地址送显示指针
timdata++;//将时钟修改记录值加1
switch（timdata）{
case0x01:
secbit=1;break;//记录值为1，则将时钟秒修改标志置1
case0x02:
secbit=0;minbit=1;break;//记录值为2，则将时钟分修改标志置1
case0x03:
minbit=0;hourbit=1;break;//记录值3，则将时钟时修改标志置1
case0x04:
timdata=0;hourbit=0;TR0=1;break;//按4次则清时钟单元修改位置
//记录，定时器重新开启
default:
break;}
}}
/***************闹钟设置函数**************/
voidftion1（）
{
if（secbit==1||minbit==1||hourbit==1||timdata==1）
{rhourbit=0;rtimbit=0;rtimdata=0;}
else
{
dis_p=bellbuf;//设置闹钟显示标志
rtimdata++;//将闹钟修改记录值加1
switch（rtimdata）{
case0x01:
rminbit=1;break;//记录值为1，将闹钟分修改标志置1
case0x02:
rminbit=0;rhourbit=1;break;
//记录值为2，将时钟分修改标志置1
case0x03:
rtimdata=0;rhourbit=0;//按3次则清闹钟单元修改位置记录
armbit=1;//设置闹钟已设置标志位
dis_p=clockbuf;//恢复时钟显示标志
break;
default:
break;}
}}
/*************加1修改功能函数**************/
voidcum（）
{if（secbit==1）{//时钟秒修改标志为1，秒单元内容加1
if（clockbuf[2]==59）clockbuf[2]=0;
elseclockbuf[2]++;}
elseif（minbit==1）{//时钟分修改标志为1，分单元内容加1
if（clockbuf[1]==59）clockbuf[1]=0;
elseclockbuf[1]++;}
elseif（hourbit==1）{//时钟小时修改标志为1，小时单元内容加1
if（clockbuf[0]==23）clockbuf[0]=0;
elseclockbuf[0]++;}
elseif（rminbit==1）{//闹钟分修改标志为1，分单元内容加1
if（bellbuf[1]==59）bellbuf[1]=0;
elsebellbuf[1]++;}
elseif（rhourbit==1）{//闹钟小时修改标志为1，小时单元内容加1
if（bellbuf[0]==23）bellbuf[0]=0;
elsebellbuf[0]++;}
}
/************定时器中断函数*************/
voidclock（）interrupt1
{
EA=0;//关中断
if（msec1!
=40）msec1++;
else
{msec1=0;//到10ms否，不到则msec1加1
if（msec2!
=10）msec2++;//到1s否，不到则msec2加1
else
{
if（rtimbit==1）count++;msec2=0;
if（clockbuf[2]!
=59）clockbuf[2]++;//到1min否，不到则clockbuf[2]加1
else
{
clockbuf[2]=0;
if（clockbuf[1]!
=59）clockbuf[1]++;//到1h否，不到则clockbuf[1]加1
else
{
clockbuf[1]=0;
if（clockbuf[0]!
=23）
clockbuf[0]++;//到24h否，不到则clockbuf[0]加1
elseclockbuf[0]=0;
}
}}}
EA=1;//开中断
}
第五章电子时钟仿真结果
电子钟正常显示仿真：
启动闹钟：
设置定时数值：
（如图设置为10分钟）
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