基于Proteus的数字电子钟的设计与仿真

基于Proteus的数字电子钟的设计与仿真一、设计目的与要求...............................................................................................................1二、设计内容与方案制定.......................................................................................................1三、芯片简介...........................................................................................................................11、AT89C52.......................................................................................................................12、AT24C02.......................................................................................................................2四、设计步骤...........................................................................................................................31、硬件电路设计...............................................................................................................31.1.硬件电路组成框图..................................................................................................31.2.各单元电路及工作原理...........................................................................................31.3.绘制原理图..............................................................................................................51.4.元件清单列表..........................................................................................................62、程序设计.......................................................................................................................72.1程序流程..................................................................................................................72.2主程序......................................................................................................................92.2.源程序....................................................................................................................10五、调试与仿真.....................................................................................................................22六、心得体会.........................................................................................................................23七、参考文献.........................................................................................................................231一、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、断电后将数据保存，开启后时间将从断电后时间继续行走。二、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、分键六个键分别控制时、分时间的调整。按下小时数实现对小时数加减，按下分钟数实现对分钟数进行加减，并设置有复位键，启始键。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。通过AT24C02分别写入时、分、秒数据在断电后实现保存，在下次通电后将数据读出保持为断电前数据。三、芯片简介1、AT89C52AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系2统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。AT89C52为8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（32~39脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。2、AT24C02AT24C02支持I2C，总线数据传送协议I2C，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，由于A0、A1和A2可以组成000~111八种情况，即通过器件地址输入端A0、A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上，通过进行不同的配置进行选择器件。AT24C02的存储容量为2Kbit，内容分成32页，每页8Byte，共256Byte，操作时有两种寻址方式：芯片寻3址和片内子地址寻址。（1）芯片寻址：AT24C02的芯片地址为1010，其地址控制字格式为1010A2A1A0R/W。其中A2，A1，A0可编程地址选择位。A2，A1，A0引脚接高、低电平后得到确定的三位编码，与1010形成7位编码，即为该器件的地址码。R/W为芯片读写控制位，该位为0，表示芯片进行写操作。（2）片内子地址寻址：芯片寻址可对内部256B中的任一个进行读/写操作，其寻址范围为00~FF，共256个寻址单位。四、设计步骤1、硬件电路设计1.1.硬件电路组成框图1.2.各单元电路及工作原理（1）按键控制电路键盘可实现对时间的校对，用四个按键来实现。按下小时数加实现对小时数进行加一，按下小时数减实现对小时数减一，按下分钟数加一实现对分钟数加一，按下分钟数减一实现对分钟数减一。当按下复位键时时间回到初始时间，按下启停键时时钟开始工作在次按下停止工作。其电路连接图如下：24C02连接电路AT89C52按键连接电路数码管连接电路4（2）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。5（3）AT24C02连接电路AT24C02支持I2C，总线数据传送协议I2C，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。通过AT24C02分别写入时、分、秒数据在断电后实现保存，在下次通电后将数据读出保持为断电前数据。1.3.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。整个设计图由复位电路、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p3.2、p3.3、P3.4、P3.5进行控制。按一下分键秒单元就加1，按一下时键分就加1。将AT24C02接入6P3.1和P3.2对断电后数据保存，通电后数据从断电前恢复运行。1.4.元件清单列表单片机AT89C51*1数码管7SEG-MPX8-CA-BLUE*1三极管NPN*8按钮BUTTON*6上位排阻RESPACK-8*1EEPROMAT24C02*172、程序设计2.1程序流程数字电子钟采用内部硬件定时器来进行定时。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h加1。如果h大于23时，应将h清零，当h小于10时十位不显示。通过分析可知，程序中可分别由{num2=