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(zhù)半導體技術(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)在嵌入式系統設計中的應用，單片機從4位、8位、16位到32位，其發(fā)展歷程一直受到廣大電子愛(ài)好者的極大關(guān)注。單片機功能越來(lái)越強大，價(jià)格卻不斷下降的優(yōu)勢無(wú)疑成為嵌入式系統方案設計的首選，同時(shí)單片機應用領(lǐng)域的擴大也使得更多人加入到基于單片機系統的開(kāi)發(fā)行列中，推動(dòng)著(zhù)單片機技術(shù)的創(chuàng )新進(jìn)步。
     然而傳統的單片機系統開(kāi)發(fā)除了需要購置諸如仿真器、編程器、示波器等價(jià)格不菲的電子設備外，開(kāi)發(fā)過(guò)程也較繁瑣。來(lái)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(kāi)發(fā)單片機系統的優(yōu)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(shí)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(fā)過(guò)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(gè)方面, 其調試過(guò)程一般分為軟件調試、硬件測試、系統調試3個(gè)過(guò)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(shí)鐘芯片DS1302、數碼管顯示驅動(dòng)芯片MAX7219等元器件組成。具體介紹應用Proteus的ISIS軟件進(jìn)行單片機系統的電子鐘設計與仿真的實(shí)現方法。該方法既能準確驗證所設計的系統是否滿(mǎn)足技術(shù)要求,又能提高系統設計的效率和質(zhì)量,降低開(kāi)發(fā)成本,具有推廣價(jià)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(jiǎn)介
      PROTEUS軟件由Labcenter公司開(kāi)發(fā)，是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統設計與仿真平臺，可以實(shí)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(xié)同仿真和PCB設計等功能，是目前唯一能夠對各種處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調試與測試的EDA工具。微控制器系統相關(guān)的仿真需建立編譯和調試環(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(yǔ)言的程序設計。它的界面友好易學(xué)，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(jìn)行協(xié)同，直接在基于原理圖的虛擬原型上進(jìn)行處理器編程調試，并進(jìn)行功能驗證，通過(guò)動(dòng)態(tài)器件如電機、LED、LCD、開(kāi)關(guān)等，實(shí)時(shí)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(kāi)發(fā)環(huán)境。
系統設計
電子鐘系統硬件組成
AT89C51單片機簡(jiǎn)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(chēng)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(shù)制造，與工業(yè)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(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單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價(jià)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(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計時(shí)，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線(xiàn)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)字節的時(shí)鐘信號或RAM數據。DS1302內部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數據的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(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)提供了對后背電源進(jìn)行涓細電流充電的能力。
      MAX7219工作原理簡(jiǎn)介 
      MAX7219是MAXIM公司生產(chǎn)的串行輸入/輸出共陰極數碼管顯示驅動(dòng)芯片，一片MAX7219可驅動(dòng)8個(gè)7段（包括小數點(diǎn)共8段）數字LED、LED條線(xiàn)圖形顯示器、或64個(gè)分立的LED發(fā)光二級管。該芯片具有10MHz傳輸率的三線(xiàn)串行接口可與任何微處理器相連，只需一個(gè)外接電阻即可設置所有LED的段電流。。它的操作很簡(jiǎn)單，MCU只需通過(guò)模擬SPI三線(xiàn)接口就可以將相關(guān)的指令寫(xiě)入MAX7219的內部指令和數據寄存器，同時(shí)它還允許用戶(hù)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(guò)3根線(xiàn)（即串行數據線(xiàn)、串行時(shí)鐘線(xiàn)和芯片選通線(xiàn)）控制更多的數碼管顯示。
電子時(shí)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(chēng)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(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計時(shí)。具有調時(shí)功能。時(shí)鐘操作可通過(guò)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/輸出共陰極數碼管顯示驅動(dòng)芯片。采用三線(xiàn)制串行接口技術(shù)進(jìn)行數據傳送，可直接與單片機連接，用戶(hù)能方便地修改內部參數實(shí)現多位LED數碼管顯示。內含有硬件動(dòng)態(tài)掃描顯示控制，每塊芯片可驅動(dòng)8個(gè)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(jìn)行程序調試
系統調試與仿真
Proteus中Hex 文件選擇
Proteus進(jìn)行電子鐘系統仿真
實(shí)現功能
  當進(jìn)入調整功能時(shí)，按第一個(gè)鍵K1進(jìn)行減運算，按第二個(gè)鍵K2進(jìn)行加運算。
按下第三個(gè)鍵K3,實(shí)現日期\時(shí)間調整及\定時(shí)功能，等數字閃爍后，按一二鍵進(jìn)行加減，從而可以進(jìn)行具體日期時(shí)間調整。
當定時(shí)設定后，到預定時(shí)間后，系統通過(guò)C51音樂(lè )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)顯示當前計算機系統時(shí)間和日期的功能。
致謝
     通過(guò)不斷努力，終于完成了此次畢業(yè)設計。在此，首先感謝導師向繼文老師，正是他在萬(wàn)忙之中還抽出寶貴的時(shí)間對我進(jìn)行精心的指導，才使我順利完成了畢業(yè)設計。同時(shí)也感謝物理信息學(xué)院各個(gè)領(lǐng)導和老師對我四年來(lái)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和經(jīng)驗。在此，衷心地感謝你們！
結束
歡迎各位評委老師提問(wèn)、指正！

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