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單片機(jī)電子鐘論文答辯稿
基于單片機(jī)系統(tǒng)的電子鐘設(shè)計(jì)與仿真
論文題目：
選題背景
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，以及移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，單片機(jī)從4位、8位、16位到32位，其發(fā)展歷程一直受到廣大電子愛好者的極大關(guān)注。單片機(jī)功能越來越強(qiáng)大，價(jià)格卻不斷下降的優(yōu)勢(shì)無疑成為嵌入式系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的首選，同時(shí)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大也使得更多人加入到基于單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)行列中，推動(dòng)著單片機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)步。
然而傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)除了需要購置諸如仿真器、編程器、示波器等價(jià)格不菲的電子設(shè)備外，開發(fā)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(xiàn)代EDA工具方便快捷開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。它包括PROTEUS VSM（Virtual System Modelling）、PROTEUS PCB DESIGN兩大組成部分，在PC機(jī)上就能實(shí)現(xiàn)原理圖電路設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼級(jí)調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證以及形成PCB文件的完整嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)過程。
單片機(jī)系統(tǒng)作為一種典型的嵌入式系統(tǒng)，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程設(shè)計(jì)兩個(gè)方面, 其調(diào)試過程一般分為軟件調(diào)試、硬件測(cè)試、系統(tǒng)調(diào)試3個(gè)過程。如果采用單片機(jī)系統(tǒng)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(tǒng)是以單片機(jī)（AT89C51）為核心，時(shí)鐘芯片DS1302、數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219等元器件組成。具體介紹應(yīng)用Proteus的ISIS軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的電子鐘設(shè)計(jì)與仿真的實(shí)現(xiàn)方法。該方法既能準(zhǔn)確驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是否滿足技術(shù)要求,又能提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量,降低開發(fā)成本,具有推廣價(jià)值。
論文結(jié)構(gòu)
1、緒論
2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3、硬件電路設(shè)計(jì)
4、軟件設(shè)計(jì)
5、系統(tǒng)調(diào)試與仿真
Proteus軟件簡(jiǎn)介
PROTEUS軟件由Labcenter公司開發(fā)，是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等功能，是目前唯一能夠?qū)Ω鞣N處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測(cè)試的EDA工具。微控制器系統(tǒng)相關(guān)的仿真需建立編譯和調(diào)試環(huán)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(shí)還支持PLM、匯編和C語言的程序設(shè)計(jì)。它的界面友好易學(xué)，在調(diào)試程序、軟件仿真方面有很強(qiáng)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(jìn)行協(xié)同，直接在基于原理圖的虛擬原型上進(jìn)行處理器編程調(diào)試，并進(jìn)行功能驗(yàn)證，通過動(dòng)態(tài)器件如電機(jī)、LED、LCD、開關(guān)等，實(shí)時(shí)看到運(yùn)行后的輸入、輸出的效果，配合系統(tǒng)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(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
電子鐘系統(tǒng)硬件組成
AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介
AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)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(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。
DS1302的結(jié)構(gòu)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(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。
MAX7219工作原理簡(jiǎn)介
MAX7219是MAXIM公司生產(chǎn)的串行輸入/輸出共陰極數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片，一片MAX7219可驅(qū)動(dòng)8個(gè)7段（包括小數(shù)點(diǎn)共8段）數(shù)字LED、LED條線圖形顯示器、或64個(gè)分立的LED發(fā)光二級(jí)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(gè)外接電阻即可設(shè)置所有LED的段電流。。它的操作很簡(jiǎn)單，MCU只需通過模擬SPI三線接口就可以將相關(guān)的指令寫入MAX7219的內(nèi)部指令和數(shù)據(jù)寄存器，同時(shí)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(lián)方式，這樣MCU就可以通過3根線（即串行數(shù)據(jù)線、串行時(shí)鐘線和芯片選通線）控制更多的數(shù)碼管顯示。
電子時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
如圖
硬件電路設(shè)計(jì)
電路原理圖設(shè)計(jì)
主要元器件功能介紹
AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。
DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)。具有調(diào)時(shí)功能。時(shí)鐘操作可通過AM\PM指示決定采用24或12小時(shí)格式。
MAX7219是MAXIM公司生產(chǎn)的串行輸入/輸出共陰極數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片。采用三線制串行接口技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，可直接與單片機(jī)連接，用戶能方便地修改內(nèi)部參數(shù)實(shí)現(xiàn)多位LED數(shù)碼管顯示。內(nèi)含有硬件動(dòng)態(tài)掃描顯示控制，每塊芯片可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LED數(shù)碼管。
Proteus 電路圖設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)
程序流程圖設(shè)計(jì)
源程序設(shè)計(jì)
KeilC51進(jìn)行程序調(diào)試
系統(tǒng)調(diào)試與仿真
Proteus中Hex 文件選擇
Proteus進(jìn)行電子鐘系統(tǒng)仿真
實(shí)現(xiàn)功能
當(dāng)進(jìn)入調(diào)整功能時(shí)，按第一個(gè)鍵K1進(jìn)行減運(yùn)算，按第二個(gè)鍵K2進(jìn)行加運(yùn)算。
按下第三個(gè)鍵K3,實(shí)現(xiàn)日期\時(shí)間調(diào)整及\定時(shí)功能，等數(shù)字閃爍后，按一二鍵進(jìn)行加減，從而可以進(jìn)行具體日期時(shí)間調(diào)整。
當(dāng)定時(shí)設(shè)定后，到預(yù)定時(shí)間后，系統(tǒng)通過C51音樂程序演唱歌曲-八月桂花。
按下第四個(gè)鍵K4，可以進(jìn)行時(shí)間\日期切換，8位LED數(shù)碼管將顯示時(shí)間或日期，采用24小時(shí)制。
時(shí)間顯示格式為：時(shí)-分-秒；日期顯示格式為：日-月-年。
具有實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間和日期的功能。
致謝
通過不斷努力，終于完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，首先感謝導(dǎo)師向繼文老師，正是他在萬忙之中還抽出寶貴的時(shí)間對(duì)我進(jìn)行精心的指導(dǎo)，才使我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)也感謝物理信息學(xué)院各個(gè)領(lǐng)導(dǎo)和老師對(duì)我四年來的關(guān)心和幫助。使我在大學(xué)中學(xué)到了許多寶貴的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。在此，衷心地感謝你們！
結(jié)束
歡迎各位評(píng)委老師提問、指正！
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