基于单片机的智能时钟设计毕业论文设计(2)

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。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和测试的EDA工具，微控制器系统相关仿真需建立编译和调试环境，一般可供选择的有Keil C51uVision和Wave6000软件，虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PICDsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等芯片，同时支持PLM、汇编和C语言的程序设计。操作界面轻松易学，在调试程序和软件仿真方面有很强大的功能。通过动态器件实时看到运行后的输入、输出的效果，所以Proteus为我们建立了完备的电子设计开发环境。

第2章方案论证与设计

2.1数字时钟方案

数字时钟是本设计的最主要的部分。根据需要，可利用两种方案实现。 方案一：本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS12887A。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。

方案二：本方案完全用软件仿真实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，

并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点。但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。

基于硬件的考虑，本设计采用方案二完成数字时钟的功能

2.2数码管显示方案

方案一：静态显示，静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制，静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高。 方案二：动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。 调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了IO口，降低了能耗。

从节省IO口和降低能耗出发，本设计采用方案二。

第3章 硬件系统设计

3.1系统框图与说明 3.2模块设计

3.2.1电源部分

图3-2

如图3-2所示，从外部引入4.5V的直流电，为单片机、复位电路提供电源。

3.2.2复位电路

图3-3

如图3-3所示，复位电路主要由型号为1N4148的二极管，型号为10UF16V的电解电容，型号为104的瓷片电容，10K的电阻以及按键S1构成，S1接芯片的相应

引脚RST，当开关按下时引脚RST为高电平1，断开时引脚为低电平0。

3.3.3晶振电路

C1,C2在是电时帮助晶振起振

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL1应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

3.3.4单片机系统电路

单片机型号及引脚功能

如图2所示，AT89C51有40引脚，双列直插（DIP）封装，所用引脚功能如下： 1. VCC ——运行时加＋5V 2. GND ——接地

3. XTAL1 ——振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端

4. XTAL2 ——振荡器反相放大器的输出端

5. RST ——复位输入，高电平有效，在晶振工作时，在RST引脚上作用

2个机器周期以上的高电平，将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置SFT AUXR的DISRTO位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。

6. EAVPP ——片外程序存储器访问允许信号。欲使CPU仅访问外部程序存储

器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地），如果EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。

7. P1口,P2口——P1，P2是一组带内部上拉电阻的8位双向IO口。运行时通

过P1口控制驱动电路的工作，将数据送到数码管，显示相应的段码，为了达到减少功耗或满足端口对最大电流的限制，应加上一限流电阻。P2.0——P2.7口控制数码管的位选，使六个数码管轮流显示数据，等于0时位选三极管导通，等于1 时位选三极管截止。

8. 无自锁开关——（S2－P3.7）开关接相应引脚P3.7，当开关按下时，相应

引脚为低电平0，断开时引脚为高电平1。

3.3.5数码管显示驱动电路

数码管点亮条件：段选和位选，结合下图

图3-4

图3-5

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