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單片機電子鐘論文答辯稿
基于單片機系統的電子鐘設計與仿真
論文題目：
選題背景
隨著半導體技術的飛速發展，以及移動通信、網絡技術、多媒體技術在嵌入式系統設計中的應用，單片機從4位、8位、16位到32位，其發展歷程一直受到廣大電子愛好者的極大關注。單片機功能越來越強大，價格卻不斷下降的優勢無疑成為嵌入式系統方案設計的首選，同時單片機應用領域的擴大也使得更多人加入到基于單片機系統的開發行列中，推動著單片機技術的創新進步。
然而傳統的單片機系統開發除了需要購置諸如仿真器、編程器、示波器等價格不菲的電子設備外，開發過程也較繁瑣。來自英國Labcenter Electronics公司的Proteus軟件很好地詮釋了利用現代EDA工具方便快捷開發單片機系統的優勢。它包括PROTEUS VSM（Virtual System Modelling）、PROTEUS PCB DESIGN兩大組成部分，在PC機上就能實現原理圖電路設計、電路分析與仿真、單片機代碼級調試與仿真、系統測試與功能驗證以及形成PCB文件的完整嵌入式系統設計與研發過程。
單片機系統作為一種典型的嵌入式系統，其系統設計包括硬件電路設計和軟件編程設計兩個方面, 其調試過程一般分為軟件調試、硬件測試、系統調試3個過程。如果采用單片機系統的虛擬仿真軟件——Proteus，則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作。
選題目的和意義
本文的電子鐘系統是以單片機（AT89C51）為核心，時鐘芯片DS1302、數碼管顯示驅動芯片MAX7219等元器件組成。具體介紹應用Proteus的ISIS軟件進行單片機系統的電子鐘設計與仿真的實現方法。該方法既能準確驗證所設計的系統是否滿足技術要求,又能提高系統設計的效率和質量,降低開發成本,具有推廣價值。
論文結構
1、緒論
2、系統設計
3、硬件電路設計
4、軟件設計
5、系統調試與仿真
Proteus軟件簡介
PROTEUS軟件由Labcenter公司開發，是目前世界上最先進、最完整的嵌入式系統設計與仿真平臺，可以實現數字電路、模擬電路及微控制器系統與外設的混合電路系統的電路仿真、軟件仿真、系統協同仿真和PCB設計等功能，是目前唯一能夠對各種處理器進行實時仿真、調試與測試的EDA工具。微控制器系統相關的仿真需建立編譯和調試環境，可選擇Keil C51uVision2 軟件。該軟件支持眾多不同公司的芯片，集編輯、編譯和程序仿真等于一體，同時還支持PLM、匯編和C語言的程序設計。它的界面友好易學，在調試程序、軟件仿真方面有很強大的功能。 其革命性的功能是：將電路仿真和微處理器仿真進行協同，直接在基于原理圖的虛擬原型上進行處理器編程調試，并進行功能驗證，通過動態器件如電機、LED、LCD、開關等，實時看到運行后的輸入、輸出的效果，配合系統配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等， Proteus為我們建立了完備的電子設計開發環境。
系統設計
電子鐘系統硬件組成
AT89C51單片機簡介
AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。
DS1302的結構及工作原理
DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據。DS1302內部有一個31×8的用于臨時性存放數據的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。
MAX7219工作原理簡介
MAX7219是MAXIM公司生產的串行輸入/輸出共陰極數碼管顯示驅動芯片，一片MAX7219可驅動8個7段（包括小數點共8段）數字LED、LED條線圖形顯示器、或64個分立的LED發光二級管。該芯片具有10MHz傳輸率的三線串行接口可與任何微處理器相連，只需一個外接電阻即可設置所有LED的段電流。。它的操作很簡單，MCU只需通過模擬SPI三線接口就可以將相關的指令寫入MAX7219的內部指令和數據寄存器，同時它還允許用戶選擇多種譯碼方式和譯碼位。此外它還支持多片7219串聯方式，這樣MCU就可以通過3根線（即串行數據線、串行時鐘線和芯片選通線）控制更多的數碼管顯示。
電子時鐘系統設計流程
如圖
硬件電路設計
電路原理圖設計
主要元器件功能介紹
AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。
DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時。具有調時功能。時鐘操作可通過AM\PM指示決定采用24或12小時格式。
MAX7219是MAXIM公司生產的串行輸入/輸出共陰極數碼管顯示驅動芯片。采用三線制串行接口技術進行數據傳送，可直接與單片機連接，用戶能方便地修改內部參數實現多位LED數碼管顯示。內含有硬件動態掃描顯示控制，每塊芯片可驅動8個LED數碼管。
Proteus 電路圖設計
軟件設計
程序流程圖設計
源程序設計
KeilC51進行程序調試
系統調試與仿真
Proteus中Hex 文件選擇
Proteus進行電子鐘系統仿真
實現功能
當進入調整功能時，按第一個鍵K1進行減運算，按第二個鍵K2進行加運算。
按下第三個鍵K3,實現日期\時間調整及\定時功能，等數字閃爍后，按一二鍵進行加減，從而可以進行具體日期時間調整。
當定時設定后，到預定時間后，系統通過C51音樂程序演唱歌曲-八月桂花。
按下第四個鍵K4，可以進行時間\日期切換，8位LED數碼管將顯示時間或日期，采用24小時制。
時間顯示格式為：時-分-秒；日期顯示格式為：日-月-年。
具有實時顯示當前計算機系統時間和日期的功能。
致謝
通過不斷努力，終于完成了此次畢業設計。在此，首先感謝導師向繼文老師，正是他在萬忙之中還抽出寶貴的時間對我進行精心的指導，才使我順利完成了畢業設計。同時也感謝物理信息學院各個領導和老師對我四年來的關心和幫助。使我在大學中學到了許多寶貴的知識和經驗。在此，衷心地感謝你們！
結束
歡迎各位評委老師提問、指正！
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