基于proteus的数字电子钟的仿真设计Word格式.docx
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2015年5月
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六、4
基于Proteus的数字电子钟的设计与仿真
1、设计目的与要求
设计目的:
通过课程设计，培养学生运用已学知识解决实际问题的能力、查阅资料的能力、自学能力和独立分析问题、解决问题的能力和能通过独立思考。
设计要求:
设计一个时、分可调的数字电子钟、开机显示“9-58-00”。
2、设计内容与方案制定
具有校时功能，按键控制电路其中时键、分键两个键分别控制时、分时间的调整。
按分键分加1；
按时键时加1。
以AT89C51单片机进行实现秒、分、时上的正常显示和进位，其中显示功能由单片机控制共阴极数码管来实现，数码管进行动态显示。
3、设计步骤
1、硬件电路设计
.硬件电路组成框图
电源
晶振电路显示电路
AT89C52
复位电路按键控制电路
.各单元电路及工作原理
（1）晶振电路
单片机的时钟产生方法有两种:
内部时钟方式和外部时钟方式。
本系统中AT89C51单片机采用内部时钟方式。
采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。
其电路图如下：
（2）键盘控制电路
键盘可实现对时间的校对，用两个按键来实现。
按时键来调节小时的时间，按分键来调节分针的时间。
其电路连接图如下：
（3）显示电路
LED显示器是现在最常用的显示器之一发光二极管（LED）分段式显示器由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。
外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。
只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。
显示电路显示模块需要实时显示当前的时间,即时、分、秒，因此需要6个数码管，采用动态显示方式显示时间，其硬件连接方式如下图所示。
.绘制原理图
其计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外还有校时功能。
整个设计图由晶振电路、复位电路、AT89C51单片机、键盘控制电路组成。
显示电路将“时”、“分”、“秒”通过七段显示器显示出来，6个数码管的段选接到单片机的P0口，位选接到单片机的P2口。
数码管按照数码管动态显示的工作原理工作。
把定时器定时时间设为50ms，则计数溢出20次即得时钟计时最小单位秒，而20次计数可用软件方法实现，每累计60秒进1分，每累计60分钟，进1小时。
时采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。
校时电路时用来对“时”、“分”显示数字进行校对调整，时分秒三个控制键分别接单片机的、进行控制。
按一下分键秒单元就加1，按一下时键分就加1。
.元件清单列表
单片机
AT89C51
*1
电解电容
CAP-ELEC10uF
瓷片电容
CAP22pF
*2
电阻
RES
*10
晶振
CRYSTAL
数码管
7SEG-MPX8-CA-BLUE
三极管
NPN
*8
按钮
BUTTON
*3
上位排阻
RESPACK-8
2.程序设计
程序程序
数字电子钟采用内部硬件定时器来进行定时，计时最小单位sec100为10ms。
若sec100每计满100次时，表示已经计时1s，则sec100清零且sec加1。
如果sec等于60，应将sec清零，同时min加1。
如果min等于60，应将min清零，同时hour加1。
如果hour大于23时，应将hour清零。
通过分析可知，程序中可分别由inc_sec（）、inc_min（）、inc_hour（）这是三个函数负责秒、分、时的计时。
Sec100的计时由Timer0（）中断函数来实现。
按钮K1（INT0）和K1（INT1）为调时、调分控制按键。
这两个按钮信号的输入采用外部中断方式来实现。
若产生外部中断时，通过调用inc_hour（）或inc_min（）函数来实现调时或调分操作。
编写显示函数display（）时，应考虑小时数小于10时，应屏蔽时的十位数，使其不显示。
汇编程序
c语言编写的程序如下：
#include<
>
#defineucharunsignedchar
#defineunitunsignedint
sbitk1=P3^2;
sbitk2=P3^3;
uchartab[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,
0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0xBF};
uchardis_buff[8];
ucharsec100,sec,min,hour;
voiddelay（unitk）
{
unitm,n;
for（m=0;
m<
k;
m++）
{
for（n=0;
n<
120;
n++）;
}
}
voiddisplay（void）
P2=0X80;
P0=tab[dis_buff[0]];
delay
（2）;
P2=0x40;
P0=tab[dis_buff[1]];
P2=0x20;
P0=tab[dis_buff[2]];
P2=0x10;
P0=tab[dis_buff[3]];
P2=0x08;
P0=tab[dis_buff[4]];
P2=0x04;
P0=tab[dis_buff[5]];
P2=0x02;
P0=tab[dis_buff[6]];
if（hour>
9）
P2=0x01;
else
P2=0X00;
P0=tab[dis_buff[7]];
voiddisp_data（void）
dis_buff[7]=hour/10;
dis_buff[6]=hour%10;
dis_buff[5]=16;
dis_buff[4]=min/10;
dis_buff[3]=min%10;
dis_buff[2]=16;
dis_buff[1]=sec/10;
dis_buff[0]=sec%10;
voidinc_hour（void）
hour++;
23）
hour=0;
voidinc_min（void）
min++;
if（min>
59）
min=0;
inc_hour（）;
voidinc_sec（void）
sec++;
if（sec>
sec=0;
inc_min（）;
voidint0（）interrupt0
delay（100）;
if（INT0==0）
voidint1（）interrupt2
voidtimer0（）interrupt1
{
TH0=0xDC;
TL0=0x00;
sec100++;
if（sec100>
=100）
sec100=0;
inc_sec（）;
voidint_init（void）
TMOD=0x01;
TR0=1;
ET0=1;
EX0=1;
IT0=0;
EX1=1;
IT1=0;
EA=1;
voidmain（void）
int_init（）;
P0=0xFF;
P2=0x00;
hour=9;
min=58;
while
（1）
disp_data（）;
display（）;
四、调试与仿真
打开keil程序，创建“数字电子钟”项目，输入c语言源程序，保存为“数字电子钟.c”。
在项目管理窗口中选中文件组，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“AddFiletoGrou`SourceGroup1`”,添加源程序“数组电子钟.c”到项目组。
执行命令“Project”-”BuildTarget”,编译源程序，如果编译成功，则在输出窗口中显示没有错误，并创建了”数字电子钟.hex“文件。
在已绘制好原理图的ProteusISIS中，双击单片机，在弹出的对话框选择“数字电子钟.hex”。
开始仿真，刚运行时1，数码管显示“9-80-00”，而后每隔1s进行累计显示，如图所示，每按一次K1时，小时数会加1，每按一次K2时，分钟数加1。
5、心得体会
按分键对分进行调整，按一下加一分；
按时键对时进行调整，按一下加一小时，从而达到快速设定时间的目的。
若满足以上要求则符合方案要求。
若按一下连续加若干位，则按键延时时间设置太短，可以通过增大延时时间进行改进。
通过本次仿真设计，基本掌握了简单的单片机应用设计，以及proteus仿真设计，数字电子钟设计比较简单，以后应多注意设计方面的问题并解决。
6、参考文献
[1]陈中平、基于proteus的51系列单片机设计与仿真（第二版）、电子工业出版社.2012.
[2]谭浩强、C程序设计（第四版）、清华大学出版社.2010.
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