基于protues仿真的多功能数字时钟课程设计报告.docx
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基于protues仿真的多功能数字时钟课程设计报告
课程设计报告
题 目:
数字时钟设计
学生姓名:
xxxxx
学生学号:
xxxxxxx
系 别:
xxxxxxxxxxxxxx
专 业:
xxx
届 别:
xxxx
指导教师:
xxxx
xxxxxx学院制
xxxx年xx月
数字时钟
学生:
xxxx
指导教师:
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
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。
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。
电路图如下:
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
1
2
晶体
CRYSTAL
2
3
温度测量芯片
DS18B20
1
4
时钟模块
DS1302
1
5
LCD显示模块
LCD1602
1
6
按键
BUTTON
5
7
排阻
RESPACK-8/10K
1
8
电容
22pF
2
9
滑动变阻器
47K
1
表7.1