基于protues仿真的多功能数字时钟课程设计报告

1、 淮南师范学院电气信息工程学院2013届自动化专业课程设计报告 成绩 课程设计报告题 目： 数字时钟设计 学生姓名： xxxxx 学生学号： xxxxxxx 系 别： xxxxxxxxxxxxxx 专 业： xxx 届 别： xxxx 指导教师： xxxx xxxxxx学院制xxxx年xx月数字时钟 学生：xxxx 指导教师：xxxxxxxxxxx学院 xxxx1 课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务本设计主要研究数字时钟系统，对系统设备的软、硬件各个部分进行了研究。1.2 课程设计的要求要求通过数字时钟系统，对时钟的年、月、日、星期、时、分、秒进行调节。1.3 课程设计的研究基础熟悉并

2、掌握Proteus及Keil uVision2的使用，学会应用已经学习过的知识，此次设计主要研究的是在单片机控制下工作的，以单片机组成的中央处理单元，来处理信号并发出控制命令，通过开关按键对时钟进行控制。2 数字时钟系统方案制定2.1 方案提出方案一：单片机AT89C51温度传感器信号处理电路时钟模块LCD显示模块按键电源控制图2.1.1 51单片机控制系统原理框图其工作原理为：本设计采用AT89C51单片机作为本次课程设计的控制模块。单片机可把由DS18B20、DS1302、AT24C02中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、时间和年份的显示。以LCD液晶显示器为显

3、示模块，把单片机传来的的数据显示出来，并且显示多样化，在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。方案二：单片机AT89C51LCD显示模块按键开关图2.1.2 52单片机控制系统原理框图 其工作原理为：本设计采用AT89C51单片机作为本次课程设计的控制模块。以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的的数据显示出来，显示时间，通过按键进行控制。2.2 方案比较论证方案一是通过按键对时钟进行调节，没有年月日和星期的显示，同样也没有温度的显示。方案二同样是通过按键对时钟进行调节，但它具有年月日、星期、温度和时间的显示，功能比较全面，就如同万年历一样，可以让大家得到更多的信息。2.3

4、方案选择由上述方案的比较论证，由于方案二太过于单调，所以我选择方案一，因为它功能比较全面。3 数字时钟系统方案设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1、硬件设计总体原理图如下： 图3.1.1系统总原理图3.1.2、晶振电路AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。主要起谐振的作用电路图如下： 图3.1.2 晶振模块电路图3.1.3、显示电路采用LCD显示，LCD显示具有丰富多样性，灵活性，电路简单、易于控制而且功耗小，对于信息

5、量多的系统，是比较适合的,LCD液晶显示模块采用LCD1602型号，具有很低的功耗，正常工作室电流仅2.0mA/5.0V。通过编程实现总动关闭屏幕能够更有效地降低功耗。LCD1602分两行显示，每行可现实多达16个字符，其内部的字符发生器已经存储了160个不同的点阵字符图形，通过内部指令可实现对其显示多样的控制。VSS VDDVEE RS REW E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 图3.1.3 显示模块电路 3.1.4、 按键电路按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在相应的I/O端口形成一个负脉冲。闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定，这一过

6、程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖动。抖动持续时间的常长短与开关的机械特性有关，一般在5-10ms之间。为了避免CPU多次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。本文采用的是独立式按键，直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态不会产生互相影响。 电路图如下： 图3.1.4 按键模块电路图 P1.0口表示功能移位键，按键选择要调整的时十位、时个位、分十位或分个位。 P1.1口表示数字“+“键，按一下则对应的数字加1。 P1.2口表示数字“-”键，按一下则对应的数字减1。 P1.3口表示时间表的切换，程序默认为日常时间表，当按下该开关，使输入为低

7、电平时，表示当前执行的是考试时间表，并有绿发光二极管显示。再按键，使键抬起，输入维高电平时，表示当前执行的是日常作息时间表，用红发光二级管显示。 3.1.5、温度采集部分此部分选用DS18B20 传感器，主要由四部分组成：64 位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和TL、配置寄存器。有三个管脚：DQ 为数字信号输入/输出端；GND 为电源地；VDD 为外接供电电源输入端。电源有两种接法：1）远端因入；2）寄生电源方式。它是支持“一线总线”接口的温度传感器，测量温度范围为-55C+125C，在-10+85C 范围内，可编程为9 位12 位A/D 转换精度，工作电压在3V5V 之间。

8、现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。3.1.6时钟模块时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本文用的是内部时钟方式。4 台灯电子调光器系统仿真和调试 4.1 仿真软件介绍Proteus软件是由ISIS和ARES两个软件构成。其中ISIS是一款智能电路原理图输入系统软件，可作为电子系统仿真平台，该软件编辑环境既有良好的交互式人机界面，其设计功能强大，使用方便；ARES

9、是一款高级布线编辑软件，用于制作印制电路板（PCB）。Keil uVision2是Keil Software公司推出的51系列单片机开发工具，基于软件开发平台，集编辑、编译、仿真于一体，支持汇编语言和C语言的程序设计。此次课程设计是将这两个软件连起来进行使用的，它们是通过Vdmagdi级联工具来达成联系了，由Keil uVision2中的程序来对AT89C51进行控制的。4.2 系统仿真实现4.2.1 程序设计1）程序流程如图4.1所示图4.2.1 程序流程图4.2.2 调试与仿真安装VDM Server，使Keil和Proteus能联合调试程序。在Keil中执行菜单命令“Project”到“

10、Options for TargetTarget1”，在“Debug”选项卡，选中“Use：Proteus VSM Simulator”。然后点击，进入Keil调试环境。 图4.2.2 仿真效果4.3数据分析由设计系统的功能及参数可以看出与设计要求是相符的，通过按键可以对LCD显示器上的数据进行修改。5 总结5.1 设计小结该设计方案是以AT89C51单片机为核心，采用LCD液晶屏幕显示系统，辅以温度采集模块、日期提醒、键盘时间调整预设置等模块，所构建的数字时钟系统，能动态显示实时时钟的时、分、秒，数据显示，3四个键实现时钟正常显示，调时，及闹钟时间设置。本系统设计大部分功能有软件来实现，使电

11、路简单明了，系统稳定性也得大大提高。5.2 收获体会通过此次数字时钟课程设计，对Proteus及Keil uVision2仿真软件有了更深刻的认识与掌握。以前在学习这些软件时，只知照搬照抄，不知变通，现在用到这些软件时，不知从何下手。在经过不断的使用学习，对其也产生了浓厚兴趣。在设计这个课程时，一开始不知道怎么去构思，在网上看到别人设计的作品后，慢慢的摸索，弄懂了其工作原理，自己做起来觉得也不是那么难。经过这次设计使我不仅学会了如何使用这些软件，也体会到在做任何事实时，都不要怕麻烦，要看清其问题所在，这样做起来就会得心应手，事半功倍。5.3 展望随着科技的高速发展，各种各样的科技产品、家用电器走入人们的生活，这一切都大大地提高了人们的工作效率、改善了人们的生活，现在电器的发展趋势是智能化，这样会使人们使用起来更方便。数字时钟随处可见，但它们都不报时，希望以后在各处所见的时钟都能够加上报时功能。6参考文献1 谢自美，电子线路设计、实验、测试 武汉：华中理工大学出版社，20002 白驹衍 单片计算机及应用北京：电