数字时钟单片机应用技术项目设计方案

1 数字时钟单片机应用技术项目设计方案 课题背景 单片机应用技术迅速发展，在我们生活的各个领域，无论工业的发展中还是我们现实生活中都离不开它，它是集 时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小、成本低、功能强大，广泛应用于智能产业和工业自动化上。 51 系列单片机是各种单片机中最具典型和最有代表性的一种。通过这次毕业设计可以让我们提升了学习，设计，开发软硬件的能力。 数字时钟的设计就是建立在单片机的基础上，它是一种应用非常广泛的日常计时工具，而且显示清晰直观、走时准确、可以进行夜 视。数字显示的日历钟已经越来越流行，特别是在家庭居室、办公室、大厅、车站和广场等使用，壁挂式的日历钟逐渐受到人们的欢迎。 随着科学技术的发展，以前的摆钟以发展成现代的数字时钟，它一开始是采用数字电路实现的，电路复杂，精确度差，每天都需要调时，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得它的电路越来越简单，精确度也越来越高，现在的数字时钟一般都集成芯片和软件结合实现，电路简单，制作方法简便，给人们生产生活都带来了极大的便利，它已成为我们生活中不可缺少的家居用品。 生活水平的提高和生活节奏的加 快，对时间的要求越来越高，精准数字计时的消费需求也是越来越多。 二十一世纪的今天，最具代表性的计时产品就是数字时钟，它是近代世界钟表业界的第三次革命。第一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差从分级缩小到秒级，代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。第二次革命是石英晶体振荡器的应用，发明了走时精度更高的石英电子钟表，使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。第三次革命就是单片机数码计时技术的应用（数字时钟），使计时产品的走时日差从分级缩小到 1/600 万秒，从原有传统指针计时的方式发 展为人们 2 日常更为熟悉的夜光数字显示方式，直观明了，并增加了全自动日期、星期、温度以及其他日常附属信息的显示功能，它更符合消费者的生活需求！因此，数字时钟的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步。 数字时钟的发展趋势将会朝着功能多，读取操作简便，显示更加直观，电路更加简洁，成本越来越低，满足大部分人的要求。 随着国内超大规模集成电路的出现，微处理器及其外围芯片有了迅速的发展。集成技术的最新发展之一是将 程序存储器、数据存储器、并行、串行 I/时/计数器、中断控制器及其他控制部件集成在一个芯片 之中，制成单片计算机（ 而近年来推出的一些高档单片机还包括有许多特殊功能单元，如 A/D、 D/制解调器、通信控制器、锁相环、 点运算单元等。因此，只要外加一些扩展电路及必要的通道接口就可以构成各种计算机应用系统，如工业控制系统、数据采集系统、自动测试系统、万年历电子表等。 综上所述此数字时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。值得我们进行深入的研究和了解。 2 系 统设计 设计要求 （ 1）具备在液晶上显示年、月、日、星期、时、分、秒的功能； （ 2）具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能； (3) 具有与即时时间同步的功能； （ 4）具有显示温度的功能； 根据要求，设计初步思路：本设计该设计硬件由主控器、时钟电路、温度检测电路、显示电路、键盘接口 5个模块组成。如下图 1所示， 3 图 1 系统框图 模块芯片方案的选择 片机主控制部分的方案 方案一 用凌阳 16位单片机设计。凌阳 16位单片机有丰富的中断源和时基，方便本 实验的设计。它的准确度相当高，并且 是，在控制与显示的结合上有些复杂，显示模组资源相对有限，而且单片机的稳定性不是很高。 方案二 主控芯片使用 51 系列 内 以 3时也与 储空间，同样具有 89具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插， 所以不会对芯片造成损坏。 方案一 直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。 方案二 采用 以做到计时准确。更重要的是， 片 机 电 源 时钟 显示 键盘部分 温度检测 4 可以在很小电流的后备电源（ 5 00继续计时，停电后时钟无需重新调整，并可编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电， 阳历、星期与年月日自动对应。 测温部分的方案 方案一 使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行 A/设计方案需用 A/加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。 方案二 与前面相比，采用美国 为检测元件，测温范围为 125，最大分辨率可达 。采用数字式温度传感器 类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以去除 A/低硬件成本，简化系统电路。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。 显示部分的方案 方案一 采用 码管动态扫描 ,虽然 码管价格适中 , 码管显示容量有限，且动态扫描需要占用大量单片机时间，无法做到实时显示。所以在此设计中也不采用 方案二 采用 液晶显示 屏的显示功能强大 ,可显示大量文字 ,图形 , 具 有超精致影像画质 、 十足平面显示 、 节省空间 、 节省能源 等优点 。 综上各方案所述 ,对此次作品的方案选定 : 采用 为显示模块。 统概述 本电路是以 片机为控制核心，该芯片具有在线编程功能，功耗低，能在 钟芯片采用 是一款高性能、低功耗、 5 自带 有使用寿命长，精度高和功耗低等特点，同时具有掉电自动保存功能 ,可以对年、月、日、星期、时、分、秒 进行计时，具有闰年补偿功能，其工作电压为 度检测模块由 它采用独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯 , 具有测量精度高、测量范围广等优点 ,其测温范围在 125 ,工作电压为 3v示部份使用 1602液晶显示屏来实现 ,该显示屏具有低功耗、寿命长、可靠性高的特点，其工作电压为 5v。 3 硬件设计 单片机主控制模块的设计 本设计中的恶单片机主要负责对外设的控制和各个功能模块间的协调，没有复杂的数据计算，因此 8位的 51系列单片机足以胜任。 51单 片机以其低廉的价格以及出色的性能成了很多控制系统的首选。它具有丰富的内部资源，较大的数据，程序存储区。一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路，复位电路，电源指示灯和尾部扩展接口等部分组成，本系统也不例外，当单片机具备了这些最基本的条件后，就可以正常工作了。 单片机最小系统如图 2 所示，单片机的 脚用于连接晶振电路。 外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入， 外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出。 复位引脚，连接复位 电路，它用于对单片机进行初始化。复位电路包括复位电容，复位电阻和复位开关。 6 图 2 单片机最小系统 片机简介 性能 位 单片机 ，片内含 8k 可反复擦写的 56 器件采用 司 的高密度、非易失性存储技术生产，兼容 标准 令系统，片内置通用 8位中央处理器和 （ 1） 主要功能特性 1、 兼容 令系统； 2、 8大于 1000 次） 3、 32个双向 I/O 口； 4、 256部 5、 3 个 16位可编程定时 /计数器中断； 6、时钟频率 0 7、 2 个串行中断，可编程 行通道； 8、 2 个外部中断源，共 8 个中断源； 9、 2 个读写中断口线， 3 级加密位； 7 10、低功耗空闲和掉电模式， 软件 设置睡眠和唤醒功能； 11、有 几种封装形式，以适应不同产品 . （ 2） 管脚说明 源电压 地 ： 为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8电流。当 的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 可以被定义为数据 /地址的第八位。在 程时， 作为原码输入口，当 行校验时， 时 部必须被拉高。 ： 是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 缓冲器能接收输出 4电流。 管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 作为第八位地址接收。 ： 位双向 I/O 口， 出 4 个 电流，当 被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， 的管脚被外部 拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， 输出地址的高八位。在给出地址 “1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， 输出其特殊功能寄存器的内容。 程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 ： 管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， 是由于 上拉的缘故。 也可作为 一些特殊功能口，如下表所示： 管脚 备选功能 行输入口） 行输出口） 部中断 0） 部中断 1） 8 0（记时器 0 外部输入） 1（记时器 1 外部输入） 部数据存储器写选通） 部数据存储器读选通） 同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 位输入。当振荡器复位器件时，要保持 两个 机器周期的高电平时间。 访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时， 频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 冲。如想禁止 输出可在 址上置 0。此时， 有在执行 令是 起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 止 ，置位无效。 /部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 / /当 / 持 低 电 平 时 ， 则 在 此 期 间 外 部 程 序 存 储 器（ 0000不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时， /内部锁定为 /保持高电平时，此间内部程序存储器。在 程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ 向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 。 自反向振荡器的输出 。 位电路的设计 复位电路是使单片机的 从这上状态开始工作。 （ 1）单片机常见的复位电路 通常单片机复位电路有两种：上电复位电路，按键复位电路。上电复位电路：上电复位是单片机上电时复位操作，保证单片机上电后立即进入规定的复位状 9 态。它利用的是电容充电的原理来实现的。按键复位电路：它不仅具有上电复位电路的功能，同时它的操作比上电复位电路的操作要简单的多。如果要实现复位的话，只要按下 即可。它主要是利用电阻 的分压来实现的 在此设计中，采用的按键复位电路。按键复位电路如图 3所示。 10P C 复位电路 （ 2）复位电路工作原理 上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。上电瞬间 脚获得高电平，随着电容的充电， 脚的高电平将逐渐下降。 脚的高电平只要能保持足够的时间（ 2 个机器周期），单片机就可以进行复位操作。上电与按键均有效的复位电路不仅在上电时可以自动复位，而且在单片机运行期间，利用按键也可以完成复位操作。 振电路的设计 晶振电路 用于产生单片机工作所需要的时钟信号， 而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地工作。 通常在引脚 图 4 中 以根据情况选择 612 24频率的石英晶体，补偿电容通常选择 30 图 4 时钟振荡电路 X T A L 1X T A L 212 H 0 钟电路模块的设计 司推 出的涓流充电时钟 芯片，内含有一个实时时钟 /日历和 31 字节静态 过简单的串行接口与单片机进行通信。 图 5 所示为中 主电源。 者中的较大者供电。所以在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 振荡源，外接 振用来为芯片提供计时脉冲。 片选线，通过把 入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 入有两种功能：首先， 许地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， 有的数据传送被初始化，允许对 行操作。如果在传送过程中 为低电平，则会终止此次数据传送， I/电行动时，在 须保持低电平。在 低电平时，才能将 为高电平， I/向）。 图 5 件接线图 时钟芯片 (1) 制字节的高有效位（位 7）必须是逻辑 1，如果它为 0，则不能把数据写入 6如果 0，则表示存取日历时钟数据，为 1表示存取 5至位 1指示操作单元的地址；最低有效位（位 0）如为 0 表示要进行写操作，为 1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出 (2) 数据输入输出（ I/O） 在控制指令字输入后的下一个 据被写入 11 数据输入从低位即位 0 开始。同样，在紧跟 8 位的控制指令字后的下一个 数据，读出数据时从低位 0位到高位 7。 (3) 2个寄存器，其中有 7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为 形式。“ 是时钟暂停标志位，当该位为 1 时，时钟振荡器停止，该位为 0时，时钟开始运行。“ 是写保护位，在任何的对时钟和 写操作之前，“ 必须为 0。当“ 1 时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。 此外， 有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与 钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。 关的寄 存器分为两类：一类是单个 元，共 31个，每个单元组态为一个 8位的字节，其命令控制字为 中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的 方式下可一次性读写所有的 1个字节，命令控制字为 )、 )。 温度传感器电路设计 数字温度传感器 由 导体公司生产的， 它 具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样 （如图 6） ，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 图 6 两种封装 1、 主要特性 12 （ 1） 适应电压范围更宽，电压范围： 寄生电源方式下可由数 据线供电 。 （ 2） 独特的单线接口方式， 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 双向通讯 。 （ 3） 持多点组网功能，多个 以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温 。 （ 4） 使用中不需要任何外围元件，全部 传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内 。 （ 5） 温范围 55 125 ，在 +85 时精度为 。 （ 6） 可编程 的分辨率为 9 12 位，对应的可分辨温度分别为 、 和 ，可实现高精度测温 。 （ 7） 在 9 位分辨率时最多在 把温度转换为数字， 12 位分辨率时最多在 750把温度值转换为数字，速度更快 。 （ 8） 测量结果直接输出数字温度信号，以 一 线总线 串行传送给 时可传送 验码，具有极强的抗干扰纠错能力 。 （ 9） 负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。 2、 供电方式 供电方式有两种：寄生电源供电方式和外部电源供电方式。本设计采用 外部电源供电方式 （如图 7） ， 作电源由 脚接入，此时 I/O 线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度 。 外部电源供电方式是 佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。 13 图 7 引脚说明： 于单线操作，漏极开路； 独立式键盘设计 实现键盘控制的方法有多种，它可以用 进行控制，也可以用单片机来进行控制。在本系统中，我们采用了单片机 来进行控制，因为单片机可以很好的解决键抖动。 由若干个按键组成一个键盘，其电路结构可分为独立式键盘和矩阵式键盘两种。 独立式键盘每个键单独占用一根 I/根 I/，矩阵式键盘按键排列为行列式矩阵结构，也称行列式键盘结构。 4行 4列共 16个键，只占用 8根 I/数目较多，可节省口线。本设计采用的是独立式键盘。键盘的工作方式可分为编程控制方式和中断控制方式。 一个工作周期内，利用完成其他任务的空余时间，调用键盘扫描子程序，经程序查询，若无键操作， 则返回；若有键操作，则进而判断是哪个键，并执行相应的键处理程序。这种方式为编程扫描方式。由于单片机在正常应用过程中，可能会经常进行键操作，因而编程控制方式使 在进行本次设计中，只涉及到了设置、上调、下调、确定四个功能。因此采用独立式键盘。如图 8所示 14 图 8 按键设计 显示模块的设计 本设计 中由于要对时间、温度进行显示，所以选择液晶显示屏 1602 模块作为输出。 1602字符型 4条引脚线或 16条引脚线的 出来的 2条线是背光电源线 。它可以显示两行，每行 16 个字符，采用单 +5V 电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。 1602 液晶模块内部的字符发生存储器（ 经存储了 160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母 “A” 的代码是 01000001B（ 41H），显示 时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母 “A” 。 管脚功能 如表 1所示 ： 表 1 脚功能 引脚 符号 功能说明 1 般接地 2 电源（ +5V） 3 晶显示器对比度调整端。 4 5 R/W R/ 15 6 E E(或 为使能 (，下降沿使能。 7 4位三态、 双向数据总线 0位（最低位） 8 4位三态、 双向数据总线 1位 9 4位三态、 双向数 据总线 2位 10 4位三态、 双向数据总线 3位 11 4位三态、 双向数据总线 4位 12 4位三态、 双向数据总线 5位 13 4位三态、 双向数据总线 6位 14 4位三态、 双向数据总线 7位（最高位） 正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生鬼影使用时可以通过一个 10电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。 R 电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 W 为低电平时可以写入数据。 晶模块执行命令。 图 9 16 将 R/E 端和 当 时，对 入指令；当 时，对 入数据。 当 R/W 端接高电平时芯片处于读数据状态，反之处于写数据状态， R/W 为高电平 ,E 端也为高电平， 低电平时，液晶显示屏显示需要显示的示数。图 9 为1602液晶显示屏与单片机的硬件连接图。 4 软件设计 序流程图 统总流程图 系统总流程图 如图 10所示。流程图分析：首先系统初始化，系统开始运行，当有设置键按下时进入修改时间模式，无按键按下时读取时间、温度等数据送入液晶屏显示；在修改时间模式下设置时间完成后再送数据到液晶屏显示。 系 统 初 始 化设 置 键有 否 按 下 ？进 入 修 改 时 间模 式设 置 时 间设 置 完 成 ？显 示读 时 间读 温 度开 始0系统总流程图 度程序流程图 17 开始初 始 化 D S 1 8 B 2 0应答脉冲发 起 S k i p R o m 命 令发 起 C o n v e r t T 命 令延 时 1 s 等 待 温 度 转 换 完 成初 始 化 D S 1 8 B 2 0应答脉冲？读 取 第 1 ， 2 字 节 即 为 温 度 数 据发 起 R e a d S c r a t c h p a d 命 令1 所示。流 程图分析：开始进入初始化 是通过主机拉低单线产生复位脉冲然后释放该线，如果有应答脉冲，即发起 使用 命令即开始温度转换，当转换完后，又初始化 否有应答脉冲，若有，就发起 取暂存器和 令，既同时读出第 1， 2个字节，即为温度的数据。 图 11温度显示流程图 钟程序流程图 时钟流程图如图 12所示。流程图分析： 始计时时，首先进 行初始化，当有中断信号时，读取时钟芯片的数据送入液晶屏显示。这时若有设置键按下时，进行时间修改，完成后将数据送入时钟芯片；若没有按键按下，则直接存入 入液晶屏显示。 18 开 始初 始 化开 中 断读 时 钟 芯 片送 显 示设 置 键 是否 有 按 下 ？是 否 修 改当 前 时 间 ？送 E P R O 钟 芯片2 时钟流程图 示程序流程图 显示程序流程图如图 13。流程图分析：首先对 1602显示屏进行初始化（初始化大约持续 10然后检查忙信号，若 ，则获得显示 地址，写入相应的数据显示；若 ，则代表模块正在进行内部操作，不接受任何 外部指令和数据，直到 为止。 19 对 1 6 0 2 初 始 化 写 入 显 示 设 置 命 令延 时 5 m 忙 信 号获 得 显 示R A M 地 址写 入 相 应的 数 据延 时 5 m = 0 ?开 始结 束数 据 显 示完 毕 ？3 程序的设计 温程序 与单片机之间采用的是串行数据传送，所以在对 行读写操作时必须按照它的时序进行。一般访问按如下步骤进行：初始化； 作命令；存储器操作命令；执行 /数据。部分源程序如下： /*一个字节 */ 20 i=0; 0; i=8;i0; 0; / 给脉冲信号 =1; 1; / 给脉冲信号 Q) 0); /*一个字节 */ i=0; i=8; i0; 0; ); 1; =1; /*读取 前温度 */ a=0; b=0; t=0; ; / 跳过读序号列号的操作 / 启动温度转换 00); / is ; /跳过读序号列号的操作 /读取温度寄存器 等（共可读 9 个寄存器） 前两个就是温度 00); a=; /读取温度值低位 b=; /读取温度值高位 b4; /温度数据转换成液晶字符显示 =0+0; /十位 =0+0; /个位 =0 /温度符号 =C; =0; i,j; i=0; /相当于汇编中的 1; 0; 1; /实时时钟读取一字节 (内部函数 ) i; i=8; i0; 1; /相当于汇编中的 1; 0; , 要写的数据 0; 0; 1; / 地址，命令 / 写 1据 23 1; 0; 0; 0; 1; / 地址，命令 ; / 读 1据 1; 0; 晶显示程序 1602 通过 7 的 8 位数据端传输数据和指令 ，其模块内的控制器有11 条控制指令。 当液晶显 示屏的接口电路与单片机系统 I/可以对 片机进行编程。在液晶屏完成显示之前首先要对液晶进行初始化。源程序如下： /初始化 * ; /8 位数据端口 ,2 行显示 ,5*7 点阵 /开启显示 , 无光标 /清屏 /增 , 画面不动 /液晶字符输入的位置 * x, y) if(y=0) x); if(y=1) ; /将字符输出到液晶显示 0) 24 ; 5 仿真与调试 软件简介 件简介 51是美国 1系列兼容单片机 这款软件 提供 了 丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全外重要的 是 ， 51软件 编译后生成的汇编代码，就能 展现出 生成的目标代码效率非常高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 51 集成开发环境 (可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员 可用 或汇编源文件。然后分别由 目标文件可由 可以与库文件一起经 接定位生成绝对目标文件 ( 件由 换成标准的 可载入 行功能仿真。 用“工程”（ 概念，对工程（而不能对单一的源程序）进行编译 /汇编、连接等操作。工程的建立、设置、编译 /汇编及连接产生目标文件的方法非常易于掌握。 应用 行软件仿真开发的主 要步骤为： 汇编、连接，产生目标文件 ； 介 英国 司开发的电路分析与实物仿真软件。它由 个软件构成，其中 一款便捷的电子系统仿真平台软件，它运行于 户可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路，以及基于微控制器的系统连同所有外围接口电子元器件一起仿真。 25 该软件的特点是： （ 1）全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优势。 （ 2）具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、 232 动态仿真、 调试器、 试器、键盘和 统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 （ 3）目前支持的单片机类型有： 列、 68000 系列、 8051 系列、 列、 列、 列、 列、 列以及各种外围芯片。 （ 4）支持大量的存储器和外围芯片。 总之，该软 件是一款集单片机和 能极其强大 ，可仿真 51、 此外， 采用了 32位数据库的高性能 及高性能的自动布局和自动布线方法。集成了高级原理布线图、混合模式 路仿真、 件调试流程 首先选择菜单 在源程序编辑器中输入汇编语言或 C 语言源程序（或选择 直接打开已用其它编辑器编 辑好的源程序文档）并保存，注意保存时必须在文件名后加上扩展名 然后选择菜单 建立新工程并保存（保存时无需加扩展名，也可加上扩展名 工程保存后会立即弹出一个设备选择对话框，选择 这时工程管理窗口的文件页（ 出现“ 将其前面 +号展开，接着选择 击鼠标弹出快捷菜单，选择“ ，出现一个对话框， 要求寻找并加入源文件（在加入一个源文件后，该对话框不会消失，而是等待继续加入其它文件）。加入文件后点 开“ 面 +号，就会看到所加入的文件，双击文件名，即可打开该源程序文件。 紧接着对工程进行设置，选择工程管理窗口的 选择 26 或点右键弹出快捷菜单再选择该选项），打开工程属性设置对话框，共有 8 个选项卡，主要设置工作包括在 项卡中设置晶振频率、在 仿真板等，如果要写片，还必须在 i”；其它选项卡内容一般可取默认值。工程设置后按 点击编译工具栏上相应图标）进行编译 /汇编、连接以及产生目标文件。 成功编译 /汇编、连接后，选择菜单 按 5 键）进入程序调试状态， 供对程序的模拟调试功能，内建一个功能强大的仿真 模拟执行程序。 以单步执行（按 选择过程单步执行（按 全速执行等多种运行方式进行程序调试。 图 17 仿真调试状态口 如果发现程序有错，可采用在线汇编功能对程序进行在线修改（ ，不必执行先退出调试环境、修改源程序、对工程重新进行编译 /汇编和连接、然后再次进入调试状态的步骤。对于一些必须满足一定条件（如按键被按下等）才能被执行的、难以用单步执行方式进行调试的程序行，可采用断点设置的方法处理（ ） 。在模拟调试程序后，还须通过编程器将 标文件烧写入单片机中才能观察目标样机真实的运行状况。 27 件由于其强大的软件仿真功能，友好的用户界面以及易于掌握的特点，应用此软件来编写程序有着巨大的优势，熟悉此软件也是调试整个万年历系统的基础 件运行流程 面，如图 18所示。 包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗 口。 运行 入软件的主界面（如图 18）。通过左侧工具栏中的P(从库中选择元件命令 )命令，在 侧窗口中选择所需元件的关键字，然后放置元件并调整方向和位置以及参数设置，最后进行连线。 图 18 按 9： 28 图 19 将所需要的元器件放置好后，绘制成原理图如图 20 图 20 字时钟的功能仿真 模拟调试：当电路搭建好之后，选中单片机 键点击 出现的对话框里点击 到刚才 入然后点击“ 钮就可以模拟了。点击模拟调试按钮的运行按钮，进人调试状态。最后得到仿真图，如图 21所示， 29 图 21 系统仿真图 系统调试结果 数字时钟的电路系统比较复杂，对于焊接方面不可轻视，只要电路系统中出于一处的错误，就会对检测造成很大的不 便，而且电路的交线较多，对于各种锋利的引脚要注意处理，否则会刺破带有包皮的导线，则会对电路造成短路现象。 在本次数字时钟的设计调试中遇到了很多的问题。回想这些问题只要认真多思考都是可以避免的，以下为主要的问题。 （ 1）烧入程序后， 解决：不显示时首先使用万用表对电路进行测试 ,观察是否存在漏焊 ,虚焊 ,或者元件损坏的现象。若无此问题查看烧写的程序是否正确无误，对程序进行认真修改。当显示亮度不好时一遍旋转 10遍观看 示屏，直到看到合适的亮度为止。 经过 多次的反复调试试与分析 ,可以对电路的原理及功能更加熟悉 ,同时提高了设计能力与及对电路的分析能力。同时在软件的编程方面得到更到的提高 ,对编程能力得到加强，同时对所学的知识得到很大的提高与巩固。如下为硬件实物图 ： 30 总 结 至此，关于毕业设计的所有内容就介绍完了，进行这次毕业设计一切都是从零开始，从最简单查资料、了解各个元件的功能起步，再确定设计方案、画流程图、编写程序到最后进行仿真，这次课题设计可以说成功完成。系统的硬件、软件设计合理 ,功能完备 ,运行稳定、可靠。实验结果表明此万年历实现后具有读取方便、显示 直观、功能多样、电路简洁、等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。 在整个设计过程中，充分发挥了人的主观能动性，自主学习，学到了许多没学到的知识。程序编写中，由于思路不清晰，开始时遇到了很多的问题，经过静下心来思考查资料，和同学讨论，向老师请教，理清了思路，完成对程序的编写。通过设计提高了对单片机的认识，进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术，提高软件设计、调试能力；通过这次设计熟悉以单片机核心的应用系统开发的全过程，掌握硬件 电路设计的基本方法和技术，掌握相关电路参数的计算方法。最终较好 31 的完成了设计，达到了预期的目的，完了最初的设想。 但是由于时间和个人能力的原因，整个系统看起来还是显得非常的简单，只实现了一些最基本的功能，还有许多不足和可以扩展的地方。例如实现公历和农历的转换、闹钟报时等，这些有待以后来弥补，还望各位老师予以指正和修改。 32 参考文献 1. 向继文等 J，机电产片开发与创新， 2007年第 2期 2. 姜煜等 . 基于 J，应用科技， 2008年12月第 28卷 12期 3. 冯育长 . 单片机系统设计与实例分析 M，西安：西安电子科技大学出版社，利民 M吉林科学技术社， 5. 万胜前 . 基于 J，鄂州大学学报， 2007年第 2期 6. 蒋敏 . 单片微机万年历设计 J，职大学报， 2009年第 2期 7. 彭小军 . 用单片机实现电子时钟 J2009年 4月第 9卷 第2期 8. 逢玉台等 . 集成温度传感器 J，国外电子元器件， 2007年第 7期 9. 李晓静等 . 液晶显示控制器与单片机的接口及编程 J，电子技术， 2004年第 6期 10. 张军 . 片机应用系统开发典型实例 M. 北京 : 中国电力出版社，2005. 11. 康华光 . 电子技术基础 M. 北京：高等教育出版社， 2007. 12. 程德福，林君 M械工业出版社， 2004. 13. 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