基于protues單片機(jī)的電子鐘設(shè)計(jì)

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的電子鐘設(shè)計(jì)學(xué)院：通信學(xué)院姓名：*******學(xué)號(hào)：S*******目錄TOC\o"1-2"\h\z\u\h一、需求分析 基于單片機(jī)的電子鐘設(shè)計(jì)一、需求分析名稱：電子鐘設(shè)計(jì)輸入：功能按鈕key1、key2、key3、輸出：數(shù)碼管顯示需實(shí)現(xiàn)的功能：顯示時(shí)鐘，24小時(shí)制，并可以對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行修改。二、系統(tǒng)分析2.1硬件系統(tǒng)分析電子鐘要包括信號(hào)發(fā)生器、時(shí)間顯示電路、按鍵電路、供電電源。整個(gè)系統(tǒng)用單片機(jī)作為中央控制器，由單片機(jī)執(zhí)行采集芯片內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)通過單片機(jī)I/O口傳給單片機(jī)，單片機(jī)模塊控制驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)顯示模塊，通過顯示模塊來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出、LED的顯示及相關(guān)的控制功能。系統(tǒng)設(shè)有按鍵模塊用于對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整及擴(kuò)展多個(gè)小鍵盤，系統(tǒng)整體框圖如圖（1）所示。該系統(tǒng)使用AT89C51單片機(jī)，完成電子鐘的主要功能。AT89C51按鍵模塊AT89C51按鍵模塊晶振電路顯示模塊復(fù)位電路單片機(jī)芯片的選擇：本實(shí)驗(yàn)選用的是AT89C51單片機(jī)芯片。該芯片的主要特點(diǎn)是：與MCS-51兼容，可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定，128×8位內(nèi)部RAM，5個(gè)中斷源，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。128×8位內(nèi)部RAM，全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz。數(shù)碼管顯示的選擇：本實(shí)驗(yàn)選用的是動(dòng)態(tài)顯示，即各位數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮，對(duì)于顯示器各位數(shù)碼管，每隔一段延時(shí)時(shí)間循環(huán)點(diǎn)亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但須保證掃描速度足夠快，人的視覺暫留功能才可察覺不到字符閃爍。顯示器的亮度與導(dǎo)通電流、點(diǎn)亮?xí)r間及間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。2.2軟件系統(tǒng)分析用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電子鐘，需要監(jiān)控程序和中斷服務(wù)子程序。監(jiān)控程序分成兩部分，第一部分是初始化程序，對(duì)系統(tǒng)硬件資源和軟件資源初始設(shè)置。第二部分是循環(huán)監(jiān)控程序如圖（2）所示，整個(gè)系統(tǒng)在此循環(huán)程序中完成不斷掃描檢測(cè)鍵盤、對(duì)按下的鍵進(jìn)行分析和處理，，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序段執(zhí)行相關(guān)功能。同時(shí)在掃描鍵盤的過程中，不斷刷新輸出顯示器現(xiàn)有的顯示和及時(shí)更新顯示內(nèi)容。計(jì)時(shí)中斷服務(wù)子程序完成時(shí)鐘的更新。調(diào)整時(shí)鐘系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)整時(shí)鐘系統(tǒng)狀態(tài)記錄數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)掃描鍵盤鍵盤編碼顯示內(nèi)容系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)系統(tǒng)次狀態(tài)計(jì)時(shí)中斷三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1主程序流程圖初始化顯示子程序初始化顯示子程序計(jì)數(shù)程序開始鍵盤掃描子程序3.2子程序流程圖計(jì)時(shí)中斷子程序使用計(jì)數(shù)器T0計(jì)數(shù)，每50ms中斷去修改時(shí)鐘緩沖區(qū)內(nèi)容。如圖（4）顯示流程圖如圖（5）所示循環(huán)次數(shù)tt加1循環(huán)次數(shù)tt加1計(jì)數(shù)器重新加載開始tt=20（滿一秒）tt=0sec加1sec=0min加1hour=0sec=60hour=24min=60min=0hour加1YNNYNYNY開始位控碼送入位控口（P2口）結(jié)束位控碼變化段控碼變化延時(shí)段控碼送入段控口（P0口）查表取段控碼8位顯示是否完成開始初始化開始初始化key1是否按下num=1key2是否按下key3是否按下sec加1sec減1sec=0sec=60sec=-1sec=59YYYYNNNNkey1是否按下num=2key2是否按下key3是否按下min加1min減1min=0min=60min=-1min=59YYYYNNNNkey1是否按下num=3key2是否按下key3是否按下hour加1hour減1hour=0hour=24hour=-1hour=23YYYYNNNNNYNYYNkey1是否按下num=4YNnum=0，四、硬件電路設(shè)計(jì)4.1電源電路本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需電源電壓為直流、電壓值大小5V的電壓源。從硬件實(shí)物設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易程度考慮，用兩節(jié)電壓值大小2.5V干電池與電路電壓源引腳相連接即可達(dá)到硬件設(shè)計(jì)要求。4.2晶振模塊設(shè)計(jì)51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，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。單片機(jī)芯片可使用內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘電路兩種方式產(chǎn)生電路所需的時(shí)鐘脈沖，內(nèi)部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)可用石英晶體和微調(diào)電容外接即可達(dá)到，外部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)外部脈沖源引入脈沖信號(hào)以保證個(gè)單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步。從硬件實(shí)現(xiàn)難易角度考慮，內(nèi)部時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn)比外部時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)易。既本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需的時(shí)鐘源采用內(nèi)部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)。所用定時(shí)方式為工作方式1，石英晶振為12M，即最小定時(shí)時(shí)間為1us，最大定時(shí)時(shí)間約為65.5ms，其電路圖如下圖所示。4.3復(fù)位模塊設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位方式分自動(dòng)復(fù)位與手動(dòng)復(fù)位，此處設(shè)為手動(dòng)復(fù)位。按鍵會(huì)在RESET引腳產(chǎn)生一個(gè)高電平，使系統(tǒng)復(fù)位。原理圖如下：4.4按鍵模塊設(shè)計(jì)因?yàn)橄到y(tǒng)需要按鍵數(shù)量比較少，所以采用獨(dú)立按鍵的方式進(jìn)行控制。當(dāng)按key1時(shí)，進(jìn)入調(diào)整時(shí)間狀態(tài)，可以對(duì)時(shí)分秒分別進(jìn)行調(diào)整。key2和key3的功能是分別對(duì)當(dāng)前的光標(biāo)所在的數(shù)字進(jìn)行加一或減一。電路圖如下：4.5顯示電路五、系統(tǒng)仿真六、心得與總結(jié)經(jīng)過十幾周的電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和一段時(shí)間的努力完成了“基于單片機(jī)的電子鐘”的設(shè)計(jì)。這個(gè)設(shè)計(jì)利用Protues軟件的仿真來實(shí)現(xiàn)24小時(shí)制的電子鐘的時(shí)、分、秒顯示以及時(shí)鐘的修改與調(diào)整，可以完成小時(shí)數(shù)、分鐘數(shù)、秒數(shù)的增加與減少。通過這次設(shè)計(jì)，初步掌握了Protues軟件的簡(jiǎn)單實(shí)用，在設(shè)計(jì)的初期發(fā)現(xiàn)Protues的很多知識(shí)還需要了解，在不斷的查閱資料后開始了設(shè)計(jì)。在這次設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處，由于對(duì)Protues沒有