【正文】 ，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)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31 個(gè)字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫 )、 FFH(讀 )。 167。 系統(tǒng)硬件架構(gòu) 本設(shè)計(jì)以模塊化的方式來進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試。單片機(jī)的模塊化就是把系統(tǒng)分成各個(gè)具有獨(dú)立功能又可以互相銜接的簡單模塊，將復(fù)雜難懂的指令、語法、編程及其電路分解，使設(shè)計(jì)簡單化。 本設(shè)計(jì)的電路模塊可以分為 穩(wěn)壓電源模塊、時(shí)鐘模塊、晶振模塊、液晶顯示模塊、按鍵模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊等。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 167。 電源部分 J1PHONEJACKC6100UFD2LEDD11N4007R21KGND 圖 31 穩(wěn)壓電源 如圖 所示，從外部引入 的直流電，為 時(shí)鐘芯片、 單片機(jī)、復(fù)位電路 等 提供電源。 167。 復(fù)位 與晶振電路 C310UFR110KS1SWPBGNDVCCREST CY1C1 22PFC2 22PFGNDXT1XT2 圖 32 復(fù)位電路 圖 33 晶振電路 如圖 所示，復(fù)位電路主要由型號為 10UF 的 電容， 10K 的電阻以及按鍵 S1 構(gòu)成， S1 接芯片的相應(yīng)引腳 RST，當(dāng)開關(guān)按下 時(shí)引腳 RST 為高電平1，斷開時(shí)引腳為低電平 0。 晶振電路中晶振為 12MHz與 DS1302 時(shí)鐘芯片相連接 , 為時(shí)鐘芯片提供最為基本的脈沖信號的方法實(shí)現(xiàn)了在時(shí)鐘芯片中的計(jì)時(shí)作用 。 實(shí)驗(yàn)板的時(shí)鐘河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 振蕩源電路如圖 所示。該電路提供單片機(jī)工作所需的振蕩頻率，計(jì)算定時(shí)器初值即需此晶振頻率，在通信時(shí)也需知道晶振頻率，以對波特率進(jìn)行計(jì)算。 167。 液晶顯示電路 GND1VCC2Vo3RS4RW5EN6DATA07DATA18DATA29DATA310DATA411DATA512DATA613DATA714A15K16LCD1602RSRWED0D1D2D3D4D5D6D7VCCGNDGND 圖 34 液晶顯示電路 液晶顯示電路部分 ，通過液晶屏與單片機(jī)相連接， 再 經(jīng)過 進(jìn)一步的編程，使電 子時(shí)鐘的時(shí)間、調(diào)時(shí)、定時(shí)、同步 都 能夠明確的顯示出來，使人一目了然。 167。 按鍵電路 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 S2SWPBS3SWPBS4SWPBS6SWPBS5SWPBGNDP33P34P35P36P37同步選定加減鬧鈴 圖 35 按鍵電路 電子鐘的按鍵電路設(shè)有同步（ ），鬧鈴（ ） ,選定 (),加 (),減 ()等五個(gè)基本按鍵。每按一下同步按鍵可以使主機(jī)與從機(jī)時(shí)間達(dá)到同步，按下鬧鈴鍵，在達(dá)到定時(shí)時(shí)間時(shí)有蜂鳴報(bào)警，按下選定鍵可以選定年月日時(shí)分秒的每一位，再按加、減鍵，而達(dá)到調(diào)時(shí)效果。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 167。 軟件設(shè)計(jì)的總體說明 本系統(tǒng)的程序采用 C 語言編寫，為了便于修改和調(diào)試，系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，程序的編寫編譯在 Keil 軟件中完成。 首先對 AT89C5 DS130 LCD1602 進(jìn)行初始化，日歷和時(shí)間信息通過 LCD1602 顯示出來 。 系統(tǒng)中有五 個(gè)按鍵，即：設(shè)置鍵 （ 選定 ） 、切換鍵 （鬧鐘） 、上調(diào)鍵 （加） 、下調(diào)鍵 （減）以及同步鍵 。 通過按鍵選定、加、減鍵可對系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行修改；當(dāng)按下鬧鐘鍵，系統(tǒng)可調(diào)用鬧鐘程序，并可通過選定、加、減鍵對鬧鐘時(shí)間進(jìn)行修改；當(dāng)按 下同步鍵，主機(jī)系統(tǒng)可讀取從機(jī)系統(tǒng)的時(shí)間，并通過 LCD 顯示出來。 167。 主程序流程圖 圖 41 主程序流程圖 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第 5章 系統(tǒng)的仿真及調(diào) 試 167。 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 調(diào)試工作分硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩部分，調(diào)試方法介紹如下： 首先，硬件調(diào)試主要是先搭建硬件平臺，然后利用萬用表等工具對電路檢查，最后應(yīng)用程序進(jìn)行功能調(diào)試。硬件調(diào)試比較費(fèi)時(shí)，需要細(xì)心和耐心，也需要熟 練掌握電路原理。 然后，可以直接應(yīng)用一些編輯或仿真軟件進(jìn)行軟件調(diào)試，比如單片機(jī) C51編輯軟件 Keil。該軟件提供了一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境 uVision，它包括 C 編輯器、宏編輯器、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)人的仿真調(diào)試器。通過編譯、運(yùn)行，可以檢查程序錯誤。但應(yīng)用此方法，仍需要十分了解所使用元器件的工作方式和管腳連接方式。存軟件調(diào)試過程中要仔細(xì)耐心，即便是多寫或少寫一兩個(gè)字符，都無法編譯成功。而有時(shí)往往在 Keil 巾編譯、運(yùn)行無錯，但燒錄到單片機(jī)中運(yùn)行起來就會出錯，很可能是編程時(shí)管腳或時(shí)序編輯得不對。 還有一種方式，即 應(yīng)用仿真軟件搭建電路的軟件平臺，再 導(dǎo)入程序進(jìn)行仿真調(diào)試。如果電路出錯，可以在計(jì)算機(jī)上方便的修改電路，程序出錯可以重新編輯程序，這種方法節(jié)時(shí)、省力，經(jīng)濟(jì)、方便。筆者應(yīng)用的仿真軟件為Proteus。 總之，調(diào)試過程是一個(gè)軟硬件相結(jié)合調(diào)試的過程，硬件電路是基礎(chǔ)，軟件是檢測硬件電路和實(shí)現(xiàn)其功能的關(guān)鍵。 在調(diào)試過程中，首先必須明確調(diào)試順序。例如：本設(shè)計(jì)是在單片機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立起米的，所以必須先確定單片機(jī)基礎(chǔ)電路能否正常工作。為了正確顯示時(shí)間，接下來還要確定顯示電路能否正常工作。硬件調(diào)試的過程，也是軟件調(diào)試的過程。 然 后，要準(zhǔn)備好調(diào)試的工具。硬件調(diào)試需要萬用表、示波器等，軟件調(diào)試一般需要諸如 Keil 等仿真編輯器。筆者 根據(jù)自己實(shí)際制作該多功能電時(shí)鐘河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 的經(jīng)驗(yàn)，將調(diào)試過程介紹如下： 軟件調(diào)試時(shí)先進(jìn)行單元測試，分別對各個(gè)代碼模塊進(jìn)行測試，看其是否實(shí)現(xiàn)了規(guī)定功能，再把已經(jīng)測試過的模塊組合起來進(jìn)行測試，一旦不能正確運(yùn)行，要找出程序中的錯誤，確定大致的出錯位置，研究有關(guān)部分的錯誤程序，找出錯誤原因，修改設(shè)計(jì)和代碼，以排除錯誤。 我們在程序編寫完成后，就可以利用仿真器進(jìn)行初步調(diào)試，觀察在計(jì)算機(jī)里能否通過編譯與運(yùn)行并達(dá)到設(shè)計(jì)的基本要求。在基 本符合的情況下，利用仿真器與工作正常的硬件連接進(jìn)行仿真調(diào)試；或用編程器把程序燒寫到芯片中，直接觀察能否正常運(yùn)行。如果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或者不能正常運(yùn)行，可以直接在程序中進(jìn)行修改。 在系統(tǒng)上電開始測量前，要用萬用表的電壓檔對被測電壓進(jìn)行估測，然后以此選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，防止電壓過大燒壞硬件。首先用萬用表按照原理圖逐步檢查印刷板中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，有否斷路、短路或者虛焊，尤其是給電路供電的電源部分要重點(diǎn)檢查，如果電壓沒有達(dá)到要求，要及時(shí)排查給予解決，以免燒壞芯片和其他元器件。 系統(tǒng)調(diào)試中遇到的問題及解 決的方法： 1）由于源程序的多處錯誤，使得仿真無法通過，后經(jīng)過單步調(diào)試，把存在的錯誤一一排除，通過了軟件仿真。 2）程序下載到硬件上之后，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)年歷中的日期中出現(xiàn)了 00日，所以軟件編程時(shí)出錯，經(jīng)過改正之后重新下載調(diào)試正確。 3）在燒錄芯片的過程中，由于選擇燒錄文件的錯誤及芯片自身問題 ，經(jīng)過多次 多次燒錄， 才燒錄正確。 167。 系統(tǒng)的仿真 167。5. 仿真軟件的簡介 本電子鐘的設(shè)計(jì)用的 pretues 仿真軟件設(shè)計(jì)電路并仿真。 Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與 實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是： ① 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。 ① 支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 ① 提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2等軟件。 ① 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。 總之，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。因?yàn)?pretues 仿真軟件中所有的情況都是在理想想的條件下，但是與實(shí)際電路的工作還是有很大的差別，所以我們必需考慮到實(shí)際情況應(yīng)接入驅(qū)動限流等 電路它才能被實(shí)際所應(yīng)用。 167。 電子鐘系統(tǒng) PROTUES 仿真結(jié)果 按下同步按鍵前： 按下同步按鍵后 ： 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 此仿真結(jié)果的主要實(shí)現(xiàn) （ 1)將其電源鍵打開，按下電源開關(guān)即開始常工作， LCD 液晶顯示屏顯示 年、月、日、時(shí)、分、秒。 （ 2)按鍵說明 :①復(fù)位鍵，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行不正常，進(jìn)入死循環(huán)，顯示數(shù)值。嚴(yán)重失真時(shí)，按復(fù)位鍵，其內(nèi)部功能為使用單片機(jī)復(fù)位。強(qiáng)行使單片機(jī)從頭開始 運(yùn)行，跳出錯誤區(qū)。 ① 鬧鐘 顯示鍵，該鍵接外部中斷零（ 1NT0 引腳 )。通過中斷服務(wù)子程序來達(dá)到顯示 鬧鐘時(shí)間 的目的。 中斷程序只進(jìn)行一秒后 返回主程序，顯示 年、月、日、 時(shí)、分、秒。 ① 調(diào)時(shí)鍵（ 選定 ）按下此鍵進(jìn)入調(diào)時(shí)子程 序，按一下調(diào)分鐘，兩下調(diào)時(shí)，三下調(diào)日期 ，四下調(diào) 月份，五下調(diào)年份 。 加鍵 每按一下增加一， 減鍵 每按一下減少一，三個(gè)鍵組合在一起完成調(diào)時(shí)功能。 按鬧鐘鍵可以顯示定時(shí)鬧鐘時(shí)間 ， 并通過按選定、加、減三鍵可以進(jìn)行具體日期時(shí)間調(diào)整， 當(dāng)定時(shí)設(shè)定后，到預(yù)定時(shí)間后，時(shí)鐘會發(fā)出連續(xù)的蜂鳴聲。 按同步鍵可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)和從機(jī)的時(shí)間同步。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 結(jié) 論 本文通過對同步電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)仿真，使自己對單片機(jī)和 C 語言有了進(jìn)一步的溫故掌握。在設(shè)計(jì)過程中，吸收了前輩的一些先進(jìn)的理論成果，我在設(shè)計(jì)中總結(jié)出了一個(gè)重要的經(jīng)驗(yàn) :一切問題都要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)。因?yàn)椴煌脑O(shè)計(jì)技術(shù)或者設(shè)計(jì)思想都有自身的優(yōu)點(diǎn)和局限性，只有根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，才能順利地進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，也才能對己有的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行創(chuàng)新。 本裝置所實(shí)現(xiàn)的功能為同步時(shí)鐘功能。由于時(shí)間和日期都是通過特定的芯片來獲得的，單片機(jī)只起到控制和轉(zhuǎn)換的作用，在精度方面不受單片機(jī)性能和程序的限制，故容易保障其精度和效率。本次設(shè)計(jì)有較大的進(jìn) 展，取得了較好的效果，對單片機(jī)軟硬件資源和接日擴(kuò)展都有深入的學(xué)習(xí)。也學(xué)習(xí)了時(shí)鐘芯片DS1302 的基本原理和使用方法。本設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)單片機(jī)的較佳選擇。但是設(shè)計(jì)還有諸多功能沒有完善，以后有機(jī)會會繼續(xù)完善其相應(yīng)的功能。設(shè)計(jì)不足：有些時(shí)間功能未能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn) ； 由于時(shí)間比較緊迫，未能開發(fā)出更多的功能以體現(xiàn)單片機(jī)電子時(shí)鐘的優(yōu)越性。 本系統(tǒng)上可實(shí)現(xiàn)的功能 : 日歷時(shí)鐘 功能； ，當(dāng)所定的時(shí)間到時(shí)，產(chǎn)生斷續(xù)的蜂鳴聲； 間同步。電子時(shí)鐘的無線時(shí)間同步開發(fā)也 具有可行性， 這也就是單片機(jī)可擴(kuò)展功能的優(yōu)越性之所見，有待于繼續(xù)開發(fā)。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 參考文獻(xiàn) [1] 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M] ．于海生．清華大學(xué)出版社． 19996 [2] MCS51 系列單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M] ．孫涵芳．北京航空航天大學(xué)出版社． 19964 [3] 綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐 [M] .黃正謹(jǐn)．東南大學(xué)出版社． 20203 [4] 電子設(shè)計(jì)從零開始 [M] ．楊欣等．清華大學(xué)出版社． 202010 [5] 電子線路 [M] ．謝嘉奎．高等教育出版社． 20202 [6] 電路原理 圖與電路設(shè)計(jì)教程 Protel 99SE[M] ．夏路易，石宗義．北京希望電子出版社． 2020 [7] 數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì) [M] ． 王毓銀 ．高等教育出版社． 20202 [8] 電路 [M] ．邱關(guān)源．高等教育出版社 ． 20202 [9] 51 系列單片機(jī)高級實(shí)例開發(fā)指南 . 李軍 . 北京航空航天出版社 [1