基于MCS51單片機(jī)的

1、姓名顧榮榮學(xué)號(hào)0701103208班級(jí)電信0732專(zhuān)業(yè)電子信息工程技術(shù)主要設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容：本設(shè)計(jì)主要是利用時(shí)鐘芯片DS1302 產(chǎn)生時(shí)間日期信號(hào)。通過(guò)時(shí)鐘芯片和單片機(jī)的簡(jiǎn)單串行口（P0）通信，單片機(jī)讀取信號(hào)，并將讀取到的信號(hào)寫(xiě)入LCD1602。設(shè)計(jì)中還增添了附加溫度實(shí)時(shí)顯示功能，通過(guò)DS18B20采集溫度，并通過(guò)P1.4口將信號(hào)輸入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。 最后利用proteus進(jìn)行仿真，驗(yàn)證其正確性。方法及其預(yù)期目的：方法：主要是利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。預(yù)期目的：實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示，并做到年、月、日、時(shí)、分、秒可調(diào)；鬧鐘功能，能做到掉電后鬧鐘信息不丟失；溫度的實(shí)時(shí)顯示，能顯示負(fù)溫度。與選題相關(guān)的研究

2、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)：目前，數(shù)字電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，時(shí)間信號(hào)用LED顯示，存在電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率損耗大等缺點(diǎn)。未來(lái)電子鐘的實(shí)現(xiàn)將會(huì)更多利用單片機(jī)等嵌入式系統(tǒng)，在顯示時(shí)間信號(hào)的同時(shí)，可以增加溫度顯示，智能控制等其他功能。課題進(jìn)度計(jì)劃：12月1日-12月4日 確定題目12月5日-12月9日 查閱文獻(xiàn)資料，了解電子鐘相關(guān)原理12月10日-12月25日 初步完成電路，實(shí)現(xiàn)仿真調(diào)試，達(dá)到仿真效果12月26日- 1月10日 根據(jù)設(shè)計(jì)要求修改電路，開(kāi)始撰寫(xiě)論文，并完成論文基本框架1 月 11日- 1月20日 修改并完善論文，完成初稿參考文獻(xiàn)資料：1劉文濤.單片機(jī)語(yǔ)言C51典型應(yīng)用設(shè)計(jì)M.2005年8月第

3、1版. 北京:人民郵電出版社2005年.pp-214.2陳堂敏 劉煥平 單片機(jī)原理與應(yīng)用M. 2007年8月第1版. 北京:北京理工大學(xué)出版社2007年.PP-2323李朝青 單片機(jī)原理及串行外設(shè)接口技術(shù)M. 2008年1月第1版，北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2008年.PP-20PP-654 張友德單片微型機(jī)原理、應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)M. 2004年5月第1版，上海:復(fù)旦大學(xué)出版社2004年5 譚浩強(qiáng) C程序設(shè)計(jì)M. 2005年7月第3版. 北京:清華大學(xué)出版社2005年.PP-9指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日系部意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日（系公章）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論

4、文）題目基于MCS-51單片機(jī)的可調(diào)式電子鐘的設(shè)計(jì)班級(jí)電信0732學(xué)生姓名顧榮榮一、選題的背景和意義：電子鐘在現(xiàn)今社會(huì)已得到了廣泛的運(yùn)用，例如在商場(chǎng)、街道等地方大多都采用電子鐘來(lái)顯示時(shí)間，一些智能小家電上也利用電子鐘進(jìn)行時(shí)鐘顯示和控制。但市場(chǎng)上各式各樣的數(shù)字電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率損耗大，而且一般都用LED顯示，顯示界面不友好。本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)設(shè)計(jì)電子鐘，最后通過(guò)Proteus進(jìn)行仿真，驗(yàn)證其正確性。本設(shè)計(jì)具有成本低廉、功耗小、顯示清晰直觀(guān)、走時(shí)準(zhǔn)確、還可以進(jìn)行夜視等優(yōu)點(diǎn)。二、課題設(shè)計(jì)（研究）的任務(wù)要求： 1、查閱文獻(xiàn)資料，了解、熟悉電子鐘的原理及其電路2、了解掌握單片

5、機(jī)的相關(guān)內(nèi)容及其應(yīng)用3、對(duì)Proteus軟件的熟悉與應(yīng)用4、利用Proteus對(duì)所設(shè)計(jì)的電子鐘進(jìn)行調(diào)試，驗(yàn)證其正確性5、完成論文的撰寫(xiě)三、主要設(shè)計(jì)（研究）方法概述： 本設(shè)計(jì)主要采用AT89S52單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中，時(shí)間信號(hào)主要利用時(shí)鐘芯片DS1302 產(chǎn)生，并利用LCD1602進(jìn)行顯示。溫度信號(hào)由DS18B20采集，然后由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。利用proteus進(jìn)行仿真，驗(yàn)證其正確性。四、指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 目錄摘要1Abstract1前言2第一章 緒論31.1 電子鐘的發(fā)展31.2 常用電子鐘系統(tǒng)及模式31.3 電子鐘的系統(tǒng)原理3第二章 Proteus簡(jiǎn)介42.1 Pr

6、oteus SP3軟件介紹42.2 Proteus SP3仿真步驟52.3 Proteus SP3特點(diǎn)5第三章 電子鐘系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)73.1設(shè)計(jì)原理73.2電子鐘的方案選擇73.3電子鐘系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)8單片機(jī)的最小系統(tǒng)8電子鐘的顯示電路9按鍵控制9時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)103.3.4.1 DS1302時(shí)鐘芯片103.3.4.1 DS1302與單片機(jī)連接10電子鐘系統(tǒng)整體電路的設(shè)計(jì)113.4電子鐘系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)123.5 電子鐘系統(tǒng)的調(diào)試143.5 仿真結(jié)果分析與展望15總結(jié)16致謝17參考文獻(xiàn)18摘要電子鐘是目前應(yīng)用非常廣泛的一種電子裝置，本文利用AT89S52設(shè)計(jì)了一種電子鐘。本設(shè)計(jì)由硬件和軟件相

7、配合使用。硬件由主控器、時(shí)鐘電路、溫度檢測(cè)電路、顯示電路、鍵盤(pán)接口5個(gè)模塊組成。主控模塊用AT89S52、時(shí)鐘電路用時(shí)鐘芯片DS1302、顯示模塊用LCD1602液晶屏、溫度檢測(cè)采用DS18B20溫度傳感器、鍵盤(pán)接口電路用普通按鍵完成；單片機(jī)通過(guò)時(shí)鐘芯片DS1302獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，DS18B20采集溫度信號(hào)送給單片機(jī)處理，單片機(jī)再把時(shí)間數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)送給LCD液晶屏顯示鬧鐘標(biāo)志、陽(yáng)歷年、月、日、時(shí)、分、秒、星期、溫度。軟件利用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)程序控制。最后用Proteus軟件進(jìn)行仿真并驗(yàn)證其正確性。關(guān)鍵字： 電子鐘、LCD1602、Proteus、DS1302、DS18B20Abstract

8、Clock is the application of a very wide range of an electronic device, this paper AT89S52 designed an electronic clock.The electronic device has hardware and soft ware.The hardware from the master, the clock circuitry, temperature detection circuit, display circuit, keyboard interface 5 modules. Mai

9、n control module with the AT89S52, clock circuit with the clock chip DS1302, with the LCD1602 LCD display module, the temperature detected by DS18B20 temperature sensors, keyboard interface circuit with ordinary buttons to complete; microcontroller through the clock chip DS1302-time data acquisition

10、, DS18B20 collecting temperature signal sent to the microcontroller processing,SCM time data and temperature data then sent to LCD liquid crystal screen display alarm signs, Gregorian year, month, day, hour, minute, seconds, weeks, temperature. Software programming using C language SCM process contr

11、ol. Finally Proteus simulation software and verify its correctness.Keywords: electronic clock, LCD1602, Proteus, DS1302, DS18B20前言隨著微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，家用電子產(chǎn)品不但種類(lèi)日益豐富，而且變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用，單片微型計(jì)算機(jī)體積小、性?xún)r(jià)比高、功能強(qiáng)、可靠性高等獨(dú)有的特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。電子鐘是一種應(yīng)用非常廣泛的日常計(jì)時(shí)工具，數(shù)字顯示的日歷鐘已經(jīng)越來(lái)越流行，特別是適合在家庭居室、辦公室、大廳、會(huì)議室、車(chē)站和廣場(chǎng)等使用。LCD數(shù)字顯示的

12、日歷鐘顯示清晰直觀(guān)、走時(shí)準(zhǔn)確、可以進(jìn)行夜視，并且還可以擴(kuò)展出多種功能。電子鐘在現(xiàn)今社會(huì)已得到了廣泛的運(yùn)用，例如在商場(chǎng)、街道等地方大多都采用電子鐘來(lái)顯示時(shí)間，一些智能小家電上也利用電子鐘進(jìn)行時(shí)鐘顯示和控制。通過(guò)對(duì)各種電子鐘表、歷的不斷觀(guān)察總結(jié)發(fā)現(xiàn)目前市場(chǎng)的電子鐘都存在一些不足之處，比如：時(shí)鐘不精確、產(chǎn)品成本太高、無(wú)環(huán)境溫度顯示等，這都給人們的使用帶來(lái)了某些不便。為此設(shè)計(jì)了一種功能全面、計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、成本低廉的基于MCS-51單片機(jī)的電子鐘。本設(shè)計(jì)主控模塊用AT89S52、時(shí)鐘電路用時(shí)鐘芯片DS1302、顯示模塊用LCD1602液晶屏、溫度檢測(cè)采用DS18B20溫度傳感器、鍵盤(pán)接口電路用普通按鍵完成；

13、單片機(jī)通過(guò)時(shí)鐘芯片DS1302獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，DS18B20采集溫度信號(hào)送給單片機(jī)處理，單片機(jī)再把時(shí)間數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)送給LCD液晶屏顯示。本設(shè)計(jì)具有功耗小、顯示清晰直觀(guān)、走時(shí)準(zhǔn)確、可以進(jìn)行夜視等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示，并做到年、月、日、時(shí)、分、秒可調(diào)；鬧鐘功能，能做到掉電后鬧鐘信息不丟失；溫度的實(shí)時(shí)顯示，能顯示負(fù)溫度。第一章 緒論1.1 電子鐘的發(fā)展電子鐘是一種利用數(shù)字電路來(lái)顯示秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀(guān)、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場(chǎng)合可以看到數(shù)字電子鐘。在城市的主要營(yíng)業(yè)場(chǎng)所、車(chē)站、碼頭等公共場(chǎng)所使用LCD

14、數(shù)字電子鐘已經(jīng)成為一種時(shí)尚。1.2 常用電子鐘系統(tǒng)及模式目前市場(chǎng)上各式各樣的數(shù)字電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率損耗大，而且目前市場(chǎng)上的電子鐘一般都用LED顯示，顯示界面不友好。市場(chǎng)上還有一些老式的機(jī)械式電子鐘，機(jī)械式的電子鐘使用壽命較短，一般只能使用一年時(shí)間，機(jī)械式電子鐘出現(xiàn)故障后很難修復(fù)，這樣很浪費(fèi)資源。因此有必要對(duì)機(jī)械式電子鐘進(jìn)行淘汰，對(duì)數(shù)字電子鐘進(jìn)行改進(jìn)。本文設(shè)計(jì)的數(shù)字電子鐘，設(shè)計(jì)的電路成本較低，可靠性高，運(yùn)用簡(jiǎn)單方便，正常環(huán)境下能使用五年。出現(xiàn)元器件老化故障，可以只更換元器件，便可正常使用，節(jié)省資源，保護(hù)環(huán)境。1.3 電子鐘的系統(tǒng)原理本文設(shè)計(jì)的電子鐘是單片機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)

15、應(yīng)用，由硬件和軟件相配合使用。硬件由主控器、時(shí)鐘電路、溫度檢測(cè)電路、顯示電路、鍵盤(pán)接口5個(gè)模塊組成。主控模塊用AT89S52、時(shí)鐘電路用時(shí)鐘芯片DS1302、顯示模塊用LCD1602液晶屏、溫度檢測(cè)采用DS18B20溫度傳感器、鍵盤(pán)接口電路用普通按鍵完成；軟件利用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)程序控制。單片機(jī)通過(guò)時(shí)鐘芯片DS1302獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，DS18B20采集溫度信號(hào)送該給單片機(jī)處理，單片機(jī)再把時(shí)間數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)送給LCD液晶屏顯示鬧鐘標(biāo)志、陽(yáng)歷年、月、日、時(shí)、分、秒、星期、溫度。第二章 Proteus簡(jiǎn)介2.1 Proteus SP3軟件介紹Proteus可以仿真模擬電路及數(shù)字電路，也可以仿真模擬

16、數(shù)字混合電路。Proteus可提供30多種元件庫(kù)，超過(guò)8000種模擬、數(shù)字元器件。可以按照設(shè)計(jì)的要求選擇不同生產(chǎn)廠(chǎng)家的元器件。此外，對(duì)于元器件庫(kù)中沒(méi)有的元件，設(shè)計(jì)者也可以通過(guò)軟件自己創(chuàng)建。除擁有豐富的元器件外，Proteus還提供了各種虛擬儀器，如常用的電流表，電壓表，示波器，計(jì)數(shù)/定時(shí)/頻率計(jì)，SPI調(diào)試器等虛擬終端。支持圖形化的分析功能等。Proteus特別適合對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真，其最大的特點(diǎn)是可以仿真8051，PIA，AVR，ARM等多種系列的處理器。Proteus包含強(qiáng)大的調(diào)試工具，具有對(duì)寄存器和存儲(chǔ)器、斷點(diǎn)和單步模式IARC-SPY,Keil、MPLAB等開(kāi)發(fā)工具的

17、源程序進(jìn)行調(diào)試的功能；能夠觀(guān)察代碼在仿真硬件上的實(shí)時(shí)運(yùn)行效果；對(duì)顯示，按鈕，鍵盤(pán)等外設(shè)的交互可視化進(jìn)行仿真。Proteus 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，它可以仿真51 系列、AVR，PIC 等常用的MCU 及其外圍電路（如LCD，RAM，ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)，LED，AD/DA，部分SPI 器件，部分IIC 器件.）。本文章基于ProteusPRO6.7SP3和KEIL uVision3 軟件。當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型，用開(kāi)發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇，可是對(duì)于單片機(jī)愛(ài)好者，或者簡(jiǎn)單的開(kāi)發(fā)應(yīng)該是比較好的選擇。Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不

18、同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。proteus 的工作過(guò)程運(yùn)行proteus 的ISIS 程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置view 菜單下的捕捉對(duì)齊和system 下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。通過(guò)工具欄中的p(從庫(kù)中選擇元件命令)命令，在pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置

19、元件并調(diào)整其相對(duì)位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線(xiàn)，編寫(xiě)程序；在source 菜單的Define code generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在source菜單的Add/remove source files 命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對(duì)應(yīng)程序；通過(guò)debug 菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。軟件的編寫(xiě)可以在KeilC51環(huán)境下進(jìn)行，芯片的型號(hào)選擇AT89S52,編寫(xiě)data.c文件,利用KeilC51進(jìn)行編譯，編譯成功后生成data.hex文件。2.2 Proteus SP3仿真步驟Proteus本身是無(wú)法仿真的，要配合上keil，

20、因?yàn)樾枰獙⒊绦驅(qū)懭胄酒?首先，你要下載安裝這兩個(gè)軟件了。 第二步，安裝完畢，把C:Program FilesLabcenter ElectronicsProteus 6 ProfessionalMODELS目錄下的 VDM51.dll文件復(fù)制到 C:KeilC51BIN文件夾下。(目錄名都是默認(rèn)的，你可以根據(jù)你實(shí)際安裝的目錄進(jìn)行復(fù)制。) 第三步,用記事本(其它的編輯軟件也可以,如Ultra Edit)打開(kāi)Keil 根目錄下的 TOOLS.INI 文件，在C51 欄目下加入 TDRV3=BINVDM51.DLL (Proteus VSM Monitor-51 Driver ) ，其中“TDRV

21、3” 中的 “3”要根據(jù)實(shí)際情況寫(xiě)，不要和原來(lái)的重復(fù)。(我的這個(gè)文件中已經(jīng)有了從TDRV1到TDRV4, 所以我用的是TDRV5) 第四步，keil的設(shè)置。為了讓讀者更好的了解這個(gè)過(guò)程，筆者以Proteus自帶的例子來(lái)說(shuō)明。把C:Program FilesLabcenter ElectronicsProteus 6 ProfessionalSAMPLES的8051 LCD Driver”文件夾復(fù)制到新建的Proteus文件夾下。運(yùn)行keil程序，在8051 LCD Driver文件夾下建立一個(gè)新的名為8051 LCD Driver工程。單片機(jī)的型號(hào)選擇AT89S52就可以，把LCDDEMO 文

22、件加到Source Group 1組里。點(diǎn)擊工具欄的option for target按鈕，在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框里點(diǎn)擊Debug，在右欄上部的下拉菜單里選中 Proteus VSM Monitor-51 Driver，還要點(diǎn)擊一下Use前面的小圓點(diǎn)。 再點(diǎn)擊Setting設(shè)置通信接口，在Host后面添上127.0.0.1，如果你是用的不是同一臺(tái)電腦，在這里添上另一臺(tái)電腦的IP地址(另一臺(tái)電腦安裝Proteus)。 在Port后面添上8000。點(diǎn)擊OK按鈕即可。最后把工程編譯一下。 第五步，Proteus的設(shè)置。運(yùn)行Proteus的ISIS，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單DEBUG，選中use romote deb

23、uger monitor。下面我們用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單File，再點(diǎn)擊Load Design，導(dǎo)入8051 LCD Driver文件夾下的LCDDEMO.design文件。調(diào)試注意點(diǎn)：1. 一定要把keil的工程和Proteus的文件放到同一個(gè)目錄下(這里所說(shuō)的Keil的工程指工程的目錄,即Proteus的工程Design文件（后綴名.DSN）要和包含了Keil工程文件的那個(gè)文件夾在同一層目錄下)。（經(jīng)過(guò)操作發(fā)現(xiàn)：Keil的工程目錄文件夾一定要命名為keil(可能與路徑設(shè)置有關(guān)，目前還不清楚，且Keil工程名與Proteus工程名相同)，否則proteus報(bào)錯(cuò)：Unable to open HE

24、X file KeilDS1302.hex. keil報(bào)錯(cuò)： target dll has been cancelled debugger aborted!）2. 必須生成燒寫(xiě)文件即 *.hex文件。3. proteus的debug菜單下選定use romote debuger monitor2.3 Proteus SP3特點(diǎn)采用 Proteus仿真軟件進(jìn)行虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，如涉及到的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)內(nèi)容全面、硬件投入少、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中損耗小、與工程實(shí)踐最為接近等。當(dāng)然其存在的缺點(diǎn)也是有的。 (1)內(nèi)容全面 內(nèi)容全面包括其能實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容包括軟件部分的匯編、C51 等語(yǔ)言的調(diào)試過(guò)程，也包括硬

25、件接口電路中的大部分類(lèi)型。對(duì)同一類(lèi)功能的接口電路，可以采用不同的硬件來(lái)搭建完成，因此采用 Proteus 仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，克服了用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)板教學(xué)中硬件電路固定、學(xué)生不能更改、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定等方面的局限性，可以擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 (2)硬件投入少，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯 對(duì)于傳統(tǒng)的采用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)板的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于硬件電路的固定，也就將單片機(jī)的 CPU和具體的接口電路固定了下來(lái)。在單片機(jī)的實(shí)際教學(xué)中，如果要涉及到 51 系列，也要涉及到 PIC16 系列，那么為了教學(xué)必然要投入兩種單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)板；同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中所涉及到的接口電路，也需要有較大的投入和儲(chǔ)備，以利于實(shí)驗(yàn)的進(jìn)

26、行和在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中元件損毀后的更換。Proteus 所提供的元件庫(kù)中，大部分可以直接用于接口電路的搭建，同時(shí)該軟件所提供的儀表，不管在質(zhì)量還是數(shù)量上，都是可靠和經(jīng)濟(jì)的。如果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中投入這樣的真實(shí)的儀器儀表，僅儀表的維護(hù)來(lái)講，其工作量也是比較大的。因此采用軟件的方式進(jìn)行教學(xué)，其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)是比較明顯的。 (3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中損耗小，基本沒(méi)有元器件的損耗問(wèn)題 在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，都涉及到因操作不當(dāng)而造成的元器件和儀器儀表的損毀，也涉及到儀器儀表等工作時(shí)所造成的能源消耗。采用 Proteus仿真軟件進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，則不存在上述的問(wèn)題，其在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中是比較安全的。 (4)與工程實(shí)踐最為接近，可以了解實(shí)

27、際問(wèn)題的解決過(guò)程 在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)或進(jìn)行大實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以具體的在 Proteus中做一個(gè)工程項(xiàng)目，并將其最后移植到一個(gè)具體的硬件電路中，讓學(xué)生了解將仿真軟件和具體的工程實(shí)踐如何結(jié)合起來(lái)，利于學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐過(guò)程的了解和學(xué)習(xí)。 (5)大量的范例，可供學(xué)生參考處理 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，存在對(duì)已有資源的借鑒和引用處理，而該仿真系統(tǒng)所提供的較多的比較完善的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)范例，可供學(xué)生參考和借鑒。同時(shí)也可以在原設(shè)計(jì)上進(jìn)行修改處理。 (6)協(xié)作能力的培養(yǎng)和鍛煉 一個(gè)比較大的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，是由一個(gè)開(kāi)發(fā)小組協(xié)作完成的。了解和把握別人的設(shè)計(jì)意圖和思維模式，是團(tuán)結(jié)協(xié)作的基礎(chǔ)。在 Proteus 中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，所

28、涉及到的內(nèi)容并不全是學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)完成的，因此對(duì)于鍛煉學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)，是有好處的。第三章 電子鐘系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)原理本設(shè)計(jì)主要是利用時(shí)鐘芯片DS1302 產(chǎn)生時(shí)間日期信號(hào)。通過(guò)時(shí)鐘芯片和單片機(jī)的簡(jiǎn)單串行口（P0）通信，單片機(jī)讀取信號(hào)，并將讀取到的信號(hào)寫(xiě)入LCD1602。設(shè)計(jì)中還增添了附加溫度實(shí)時(shí)顯示功能，通過(guò)DS18B20采集溫度，并通過(guò)P1.4口將信號(hào)輸入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。 最后利用proteus進(jìn)行仿真，驗(yàn)證其正確性。3.2電子鐘的方案選擇方案一：利用數(shù)字電子電路的知識(shí)制作時(shí)鐘：利用74LS160計(jì)數(shù)的簡(jiǎn)易數(shù)字控制電路，由NE555產(chǎn)生頻率為1HZ的輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)74LS

29、48譯碼由數(shù)碼管顯示。當(dāng)數(shù)字大于100時(shí)有指示燈顯示，大于300時(shí)返回。方案二：基于A(yíng)T89S52單片機(jī)來(lái)制作電子時(shí)鐘：其最大的好處就是可最大的調(diào)整時(shí)鐘使其的準(zhǔn)確度更高。所以根據(jù)課題要求為了得到更好的最確度所以決定選擇方案二作為本設(shè)計(jì)的方案。其可歸結(jié)如下：方案比較及選用依據(jù)：LCD1602液晶顯示屏AT89S52 基 本 系 統(tǒng)DS1302時(shí)鐘芯片電 源DS18B20溫度傳感器按鍵顯然方案二比方案一經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)低廉，技術(shù)指標(biāo)更優(yōu)越，產(chǎn)品更適合家庭使用，而且方案二更能鍛煉我們的動(dòng)手能力。由此可見(jiàn)，選擇方案二才是最佳的選擇。3.3電子鐘系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.3.1單片機(jī)的最小系統(tǒng) 在智能化儀器儀表中，控

30、制核心均為微處理器，而單片機(jī)以高性能、高速度、體積小、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠而得到廣泛應(yīng)用，是設(shè)計(jì)智能化儀器儀表的首選微控制器，單片機(jī)結(jié)合簡(jiǎn)單的接口電路即可構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，它是智能化儀器儀表的基礎(chǔ)，也是測(cè)控。監(jiān)控的重要組成部分。本設(shè)計(jì)中采用AT89S52為處理器。最小系統(tǒng)如圖3-1所示。圖3-1 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)1、時(shí)鐘電路系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89S52單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器

31、以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22F。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。2、復(fù)位電路復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和

32、按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路，如圖所示。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHz時(shí)，C取22F，Rs約為200，Rk約為1K。3.3.2電子鐘的顯示電路顯示部分采用LCD1602液晶顯示屏顯示。數(shù)據(jù)口連接單片機(jī)AT89S52的P0口，控制部分連接單片機(jī)AT89S52的P1.0P1.2口，10K的排阻用作于上拉電阻。如圖3-2所示。圖3-2 電子鐘的顯示電路3.3.3按鍵控制主界面時(shí)按鍵的功能:1.設(shè)置時(shí)間2.設(shè)置鬧鐘;3.開(kāi)啟鬧鐘(開(kāi)啟后LCD第一行第一個(gè)有個(gè)特殊標(biāo)志);4.當(dāng)鬧鐘觸發(fā)的時(shí)候按4號(hào)鍵停止(否則鬧鐘會(huì)在1分鐘后自動(dòng)停止)設(shè)置時(shí)間和鬧鐘界面時(shí)的按鍵功能:1.切換光標(biāo);2.光

33、標(biāo)對(duì)應(yīng)處的信息加1;3.保存設(shè)置的信息返回主界面;4.不保存設(shè)置的信息返回主界面;按鍵與單片機(jī)連接如圖3-3所示。圖3-3 按鍵控制3.3.4時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路設(shè)計(jì).1 DS1302時(shí)鐘芯片DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片 內(nèi)含有單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信 實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整 時(shí)鐘操作可通過(guò) AM/PM 指示決間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信 僅需用到三個(gè)口線(xiàn)串行時(shí)鐘 時(shí)鐘/RAM 的讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè)低 保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW。DS1302在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把RST腳置為高電平，然后把8位

34、地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿被輸入。無(wú)論是讀周期還是寫(xiě)周期，開(kāi)始8位指定40個(gè)寄存器中哪個(gè)將被訪(fǎng)問(wèn)到。在開(kāi)始8個(gè)時(shí)鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘周期在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫(xiě)操作是寫(xiě)入時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)。DS1302 是由 DS1202 改進(jìn)而來(lái) 增加了以下的特性 雙編程涓流充電電源 附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器 它廣泛應(yīng)用于電話(huà)產(chǎn)品領(lǐng)域 下面將主要的性能指標(biāo)作一綜合：實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算 2100 年之前的秒 分 時(shí) 日 日； 31 8 位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ) RAM；串行 I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少；寬范圍工作電壓 2.0 5.5V； 工作電流 2.0V 時(shí),小于 300nA

35、；讀/寫(xiě)時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時(shí) 有兩種傳送方式 單字節(jié)傳送；8 腳 DIP 封裝或可選的 8 腳 SOIC封裝 根據(jù)表面裝配；簡(jiǎn)單 3 線(xiàn)接口； 與 TTL兼容 Vcc=5V；可選工業(yè)級(jí)溫度范圍 -40+85；與 DS1202 兼容；在 DS1202 基礎(chǔ)上增加的特性；對(duì) Vcc1 有可選的涓流充電能力；雙電源管用于主電源和備份電源供應(yīng)；備份電源管腳可由電池或大容量電容輸入；附加的 7 字節(jié)暫存存儲(chǔ)器。.1 DS1302與單片機(jī)連接時(shí)鐘芯片與單片機(jī)連接如圖3-4所示。AT89S52的P3.4口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，P3.3,P3.4口作為控制端，對(duì)DS1302進(jìn)行控制。圖3-4 DS1302時(shí)鐘芯片3

36、.3.5電子鐘系統(tǒng)整體電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主控模塊用AT89S52、時(shí)鐘電路用時(shí)鐘芯片DS1302、顯示模塊用LCD1602液晶屏、溫度檢測(cè)采用DS18B20溫度傳感器、鍵盤(pán)接口電路用普通按鍵完成；單片機(jī)通過(guò)時(shí)鐘芯片DS1302獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，DS18B20采集溫度信號(hào)送給單片機(jī)處理，單片機(jī)再把時(shí)間數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)送給LCD液晶屏顯示。圖3-5 基于1602液晶顯示的可調(diào)式電子鐘的設(shè)計(jì)仿真電路原理圖3.4電子鐘系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)程序按功能模塊編寫(xiě)，結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)，主要流程圖如圖3-8。在按鍵中斷程序中識(shí)別按鍵并設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志作為以后功能選擇的依據(jù)，同時(shí)由LCD顯示測(cè)量值。在中斷程序中根據(jù)鍵值分別完

37、成時(shí)鐘調(diào)整和鬧鐘調(diào)整兩種功能。系統(tǒng)啟動(dòng)系統(tǒng)初始化判斷正常走時(shí)?進(jìn)入調(diào)整時(shí)鐘程序LCD顯示時(shí)間/溫度鬧鐘調(diào)整YES時(shí)鐘調(diào)整進(jìn)入調(diào)整鬧鐘程序NO圖3-8系統(tǒng)軟件流程圖通過(guò)Keil軟件進(jìn)行編程，首先建立工程，然后創(chuàng)建LCD日歷.C文件，在進(jìn)行編程。程序設(shè)計(jì)如圖3-5。程序見(jiàn)附錄圖3-5 Keil軟件編程程序設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行編譯，程序編譯成功。編譯結(jié)果如圖3-6所示。圖3-6 編譯結(jié)果經(jīng)過(guò)多次對(duì)程序進(jìn)行修改、完善，程序編譯成功。為了對(duì)程序的進(jìn)一步調(diào)試，進(jìn)行單步運(yùn)行。程序執(zhí)行正常。如圖3-7圖3-7 程序單步執(zhí)行程序經(jīng)過(guò)多次編譯和單步調(diào)試，證明程序可靠性。最終生成LCD日歷.Hex文件，將該文件燒錄到單片

38、機(jī)。用于制作硬件實(shí)物。實(shí)物的制作也是對(duì)程序的進(jìn)一步的驗(yàn)證。3.5 電子鐘系統(tǒng)的調(diào)試圖3-8 基于1602液晶顯示的可調(diào)式電子鐘的設(shè)計(jì)仿真電路原理圖如上圖所示，該電子鐘系統(tǒng)共由四部分組成：開(kāi)關(guān)調(diào)時(shí)電路、時(shí)鐘芯片電路、報(bào)警電路、LCD1602電路。各部分的工作簡(jiǎn)單明了：主界面按鍵功能:1.在主界面時(shí)，按“1”鍵設(shè)置時(shí)間具體，如圖3-6所示圖3-6 主界面在圖3-6界面時(shí)，此時(shí)再按“1”鍵切換光標(biāo)，按“2”鍵光標(biāo)對(duì)應(yīng)處信息加1，按“3”鍵保存設(shè)置的信息返回主界面，按“4”鍵不保存設(shè)置的信息返回主界面2. 在主界面時(shí)，按“2”鍵設(shè)置鬧鐘;具體，如圖3-7 所示圖3-7 設(shè)置鬧鐘界面在圖3-4-1界面時(shí)，此時(shí)再按“1”鍵切換光標(biāo)，按“2”鍵光標(biāo)對(duì)應(yīng)處信息加1，按“3”鍵保存設(shè)置的信息返回主界面，按“4”鍵不保存設(shè)置的信息返回主界面.3. 在主界面時(shí)，按“3”鍵開(kāi)啟/關(guān)閉鬧鐘;開(kāi)啟鬧鐘(開(kāi)啟后LCD第一行第一個(gè)有個(gè)特殊標(biāo)志); 如圖3-8所示鬧鐘標(biāo)志圖3-8 鬧鐘開(kāi)啟4.當(dāng)鬧鐘觸發(fā)的時(shí)候按“4”號(hào)鍵停止(否則鬧鐘會(huì)在1分鐘后自動(dòng)停止)。3.5 仿真結(jié)果分析與展望用該系統(tǒng)多次測(cè)量得到的參數(shù)和平均值如表1所示，從表1中可以看出該系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)比較集中。表1 基于1602液晶顯示的可調(diào)式電子鐘的測(cè)試值項(xiàng)目名稱(chēng)測(cè)量1測(cè)量2測(cè)量3測(cè)量4測(cè)量5平均標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(min)90180360720144