基于Proteus的多功能数字电子钟的设计.doc

1、基于Proteus的多功能数字电子钟的设计摘要：本设计采取单片机ATC89C51、按键开关与数码显示管、译码驱动器和一些简单的辅助电路相结合实现多功能数字电子钟的设计，此次设计主要主要实现了数字电子钟的时间显示功能、闹钟功能、计时功能、计数功能，并通过Proteus软件的学习，完成程序编制及调试。关键词：多功能数字电子钟，AT89C51单片机，Proteus The design of the multi-function digital electronic clock based on ProteusAbstract:This design adopts single-chip micro

2、computer ATC89C51 switches, buttons and digital display tube, decoding drive and some simple auxiliary circuit to realize the combination of the design of the multi-function digital electronic clock, this design is mainly mainly realize the time display function of digital electronic clock, alarm cl

3、ock, timing, counting functions, and through the study of Proteus software, complete the programming and debugging.Key words: multi-function digital electronic clock, AT89C51, Proteus目 录1 前言11.1 课题产生的背景11.2 数字电子钟简介41.3 数字电子钟的基本特点51.4 数字电子钟的发展史51.5 数字电子钟的意义51.6 数字电子钟的应用51.7 数字电子钟的工作原理62 系统总体设计72.1 设计

4、方案72.1.1 核心控制部分方案72.1.2 单片机选型72.1.3 显示部分方案102.1.4 键盘部分方案102.1.5 驱动部分选择方案102.2 方案选择113 系统硬件设计123.1 系统主要功能123.1.1 系统的硬件构成及功能123.2 硬件电路说明123.2.1 按键模块设计123.2.2 复位模块设计133.2.3 晶振模块设计143.2.4 发声指示模块设计153.2.5 时间显示模块设计164 系统软件设计214.1 主程序设计214.2 中断程序设计214.3 延时程序设计231I4.4 按键程序设计245 仿真与调试25结论26参考文献27致谢29附录一、系统硬件

5、原理图30附录二、源程序清单31I11 前言单片机技术被广泛应用于各种嵌入式系统中，单片机的发展极大地推动了电子技术和自动化技术的发展和应用。传统的单片机系统设计开发，需要借助各种类型的单片机硬件仿真设备，但由于硬件仿真设备资金投入过大，近年来，单片机虚拟仿真软件Proteus开始逐渐受到关注，也有越来越多的人开始尝试使用。 Proteus仿真软件是目前世界上最先进最完美的嵌入式系统设计与仿真平台，在全球有庞大的用户群，它不仅具有其他EDA工具的仿真功能，还能仿真单片机及外围电器。该软件的特点是：1.实现了单片机仿真和电路仿真相结合。具有模拟仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真

6、；有各种虚拟仪器。2.支持主流单片机系统的仿真。3.提供软件调试功能等。总之，该软件是一款集单片机和电路分析于一身的仿真软件，功能强大。 时间对于人们来说总是最宝贵的，时钟，是人们生活中一种必不可少的工具，在当今社会，工作忙碌和繁杂的同时，使得人们对效率的要求越来越高，时钟在人们的生活、生产、学习等多个领域中得到了广泛的应用1。20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。钟表的数字化给人们的生产生活带来了极大的便利，而且大大的扩展了钟

7、表原先的功能。设计一种多功能数字电子钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。这次设计我使用单片机技术、Proteus软件仿真模拟等来实现。1.1 课题产生的背景20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦事情重要，一时的耽误可能酿成大祸。II1目前，单片机正朝着高性能和多品种的方向发展，它的发展趋势

8、将是进一步向着科技化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势2。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机也被称为微控制器（Microcontroller Uni),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。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系

9、统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位

10、单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元1。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子

11、和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上34 甚至可能有数百台单片机在同时工作。单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。 单片机又称单片微控制器,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

12、机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可。用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影。它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机（比如家用PC）的主要区别。 图1.1 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

13、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。只因为通过单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机

14、那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸。对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代3。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（

15、亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。1.2 数字电子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。1.3 数字电子钟的基本特点 现在高精度的计时工具大多数都使用了