【正文】 圖 63— 仿真結(jié)果 — 設(shè)定時(shí)間（ 2） 圖 仿真結(jié)果 — 設(shè)定時(shí)間（ 3） 27 圖 仿真結(jié)果 — 鬧鐘設(shè)定（ 1） 圖 仿真結(jié)果 — 鬧鐘設(shè)定（ 2） 圖 仿真結(jié)果 — 鬧鐘設(shè)定（ 3） 28 圖 仿真結(jié)果 — 鬧鐘設(shè)定（ 4） 圖 仿真結(jié)果 — 鬧鐘設(shè)定（ 5） 29 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)將近幾周的畢業(yè)設(shè)計(jì)，終于完成了我的 數(shù)字時(shí)鐘 設(shè)計(jì)， 從開(kāi)始接到任務(wù)書(shū)到論文題目到設(shè)定方案的確定，再到今天完成論文文章，每走一步對(duì)于我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試和新的挑戰(zhàn)。 目前 Proteus 的最新版為 ,今年將推出 版本，增加 DSP 系列及ARM cortex 處理器。實(shí)踐證明，在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。相信在單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用中 PROTEUS 也能茯得愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過(guò)程的統(tǒng)一的特點(diǎn)。 課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。 它的元器件、連接線(xiàn)路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。 PROTEUS 不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。 電路仿真 在 PROTEUS 繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件： *.HEX，可以在 PROTEUS 的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。 4． Proteus 可提供的調(diào)試手段 Proteus 提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出 阻抗。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。 資源豐富 1． Proteus 可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有 30 多個(gè)元件庫(kù)。 功能模塊 （ 1）智能原理圖設(shè)計(jì)（ ISIS） 豐富的器件庫(kù)：超過(guò) 27000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件； 智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件； 智能化的連線(xiàn)功能：自動(dòng)連線(xiàn)功能使連接導(dǎo)線(xiàn)簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間； 支持總線(xiàn)結(jié)構(gòu)：使用總線(xiàn)器件和總線(xiàn)布線(xiàn)使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰； 可輸出高質(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的 BMP 圖紙，可以方便地供 WORD、 POWERPOINT 等多種文檔使用。 旋轉(zhuǎn)元件 左下角旋轉(zhuǎn)工具欄 元件連線(xiàn) 在引腳上鼠標(biāo)指針變成 X 狀，單擊，移動(dòng)到目的引腳，再次單擊。（每單擊一次鼠標(biāo)就繪制一個(gè)元件，在繪圖區(qū)空白處單擊右鍵結(jié)束這種狀態(tài)） 刪除元件 右擊元件一次表示選中（被選中的元件呈紅色），選中后再一次右擊則是刪除。 Proteus ISIS 的基本操作 選擇元件： P 按鈕 常用元件所在庫(kù)及名稱(chēng) 名稱(chēng) 所在庫(kù)名 元件名 51 單片機(jī) Microprocessor AT89C51 電阻 Resistors 排阻 Resistors RESPACK 電容 Capacitors 晶振 Miscellaneous CRYSTAL 繼電器 Switchesamp。還可 18 以直接在基于原理圖的虛 擬原型 上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。這些功能是： 1．原理布圖 2． PCB 自動(dòng)或人工布線(xiàn) 3． SPICE 電路仿真 革命性的特點(diǎn) 1．互動(dòng)的電路仿真 用戶(hù)甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 RAM， ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)， LED，LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。 16 圖 43 LCD12864流程圖 17 第五章 仿真軟件 PROTEUS 仿真 軟件介紹 Proteus 軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。然后打開(kāi)左半屏，輸 入左半屏的內(nèi)容。 14 圖 41 主程序流程圖 各 子程序流程圖 DS1302 實(shí)時(shí)時(shí)間流程 所有操作都 必須初始化，這里設(shè)置了 DS1302，和介紹了如何實(shí)時(shí)讀取 DS1302的時(shí)間數(shù)據(jù)。 主程序流程圖 主程序的主要功能是負(fù)責(zé) 時(shí)間 的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS1302的 計(jì)數(shù) 的當(dāng)前 時(shí)間值 ， 每 40ms讀一次 DS1302的時(shí)間 。 DS18B20數(shù)據(jù)處理子程序。 DS18B20讀溫度子程序。 DS1302復(fù)位子程序。 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 按鍵模塊 圖 31按鍵模塊連接 振蕩電路和復(fù)位電路 10 圖 32 振蕩電路 圖 33 復(fù)位電路 11 DS1302 與單片機(jī)的接口電路 圖 34 DS18B20與 AT89C51的接口電路 顯示電路 12 圖 35 顯示電路 13 第四章 軟件設(shè)計(jì) 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，在硬件電路的基礎(chǔ)上，進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，為增加程序可讀性，可分為以下幾個(gè)功能模塊： 主程序。功耗低，顯示狀態(tài)時(shí)電流為 2μA (典型值 )，省電模式時(shí)小于 1μA，工作電壓為 ～ ，顯示清晰。只要占用 CPU 一個(gè)口線(xiàn)即可。只是選擇晶振時(shí)，不同的晶振，誤差也較大。圖 3示 出 DS1302 與 89C2051 的連接圖，其中，時(shí)鐘的顯示用 LCD。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類(lèi)：一類(lèi)是單個(gè) RAM 單元，共 31 個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè) 8 位 的字節(jié)，其命令控制字為C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作；另一類(lèi)為突發(fā)方式下的 RAM 8 寄存器，此方式下可一次性讀寫(xiě)所有的 RAM 的 31 個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫(xiě) )、 FFH(讀 )。 此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關(guān)的寄存器等。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的 下一個(gè) SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7。最低有效位(位 0)如為 0 表示要進(jìn)行寫(xiě)操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開(kāi)始輸出。控制字節(jié)的最高有效位 (位 7)必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入 DS1302 中，位 6 如果為 0，則表示存取日歷 時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù) 。SCLK 為時(shí)鐘輸入端。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才 7 能將 RST 置為高電 平。如果在傳送過(guò)程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1+ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。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(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。給出 DS1302在讀寫(xiě)中的 C51 程序及流程圖，以及在調(diào)試過(guò)程中的注意事項(xiàng)。 DS1302 概述 DS1302 的基本情況 紹美國(guó) DALLAS 公司推出的具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 DS1302 的結(jié) 構(gòu)、工作原理及其在實(shí)時(shí)顯示時(shí)間中的應(yīng)用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， 6 XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 /EA/VPP ：當(dāng) /EA 保 持低 電平時(shí) ，則 在此 期間外 部程 序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁 止，置位無(wú)效。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須 被拉高。當(dāng) P0口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 GND：接地。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。所以我選擇采用方案二。再用低功耗的 LCD12864 液晶顯示芯片進(jìn)行顯示。由數(shù)字計(jì)數(shù)芯片 2 DS1302 和 AT89C51 單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字時(shí)鐘裝置 ,它直接輸出日歷數(shù)字信號(hào) ,也可直接與計(jì)算機(jī)連接。這種設(shè)計(jì)誤差較大，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的讀取程序的時(shí)間會(huì)產(chǎn)生誤差，其二程序編寫(xiě)也較為復(fù)雜。 數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)方案論證 方案一 可以利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器作為秒的計(jì)算，再用不同的地址單元記錄時(shí)、分。 LCD— 12864 是常用的液晶顯示器件，其顯示的分辨率為 128*64，可以顯示 8*4 行 16*16 點(diǎn)陣的漢字，也可以完成圖形顯示，低電壓功耗是其又一個(gè)顯著特點(diǎn)。對(duì)于數(shù)字電子萬(wàn)年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時(shí)顯示年、月、日、周日、時(shí)、分、秒和溫度等信息，還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能。 美國(guó) DALLAS 公司推出的具有涓細(xì)電流充電能的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302。單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)分支，產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 70 年代，經(jīng)過(guò)二三十年的發(fā)展，在各行各業(yè)中都已廣泛應(yīng)用。所以數(shù)字時(shí)鐘是當(dāng)今社會(huì)集信息化與數(shù)字化一身的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 ：數(shù)字時(shí)鐘， AT89C51， DS1302， LED— 12864 II Abstract This paper introduces a digital clock based on AT89C51 design, this paper expounds the multifunction digital clock design ideas, and this paper describes the system hardware and software design of the specific process. This design is use AT89C51 for Master control device, use DS1302 for times count and use LED12864 for