proteus_仿真大作业--数字时钟

实验报告Proteus仿真大作业课题：数字时钟实验报告系部：电子工程系班级：xxxx姓名：xxx指导老师：xxx2011.6.10前言数字电子钟具有走时准确，一钟多用等特点，在生活中已经得到广泛的应用。

另外数字钟还具备秒表和闹钟的功能，且闹钟铃声可自选，使一款电子钟具备了多媒体的色彩。

单片机AT89C51在Proteus软件中实现数字时钟的定时、时间调整、闹正设置等功能。

具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。

时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。

在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间。

Protues软件不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。

已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

Proteus 是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。

是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、A VR、ARM、8086和MSP430等，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机AT89C51芯片和LED1602液晶显示屏为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。

目录第一章电子时钟、单片机简介 (4)1、电子时钟工作原理 (4)2、单片机简介 (4)第二章数字时钟电路设计 (5)2.1 设计要求 (5)2.2 数字电路模块图： (6)2.3 (6)2.2 模块简介： (6)2.3 系统功能操作实现 (7)2.4 方案设计元件清单 (8)第三章Protues仿真电路 (9)3.1 绘制数字时钟电路Protues仿真原理图： (9)3.1.1 启动ISIS 7 Professional软件 (9)3.1.2 仿真电路绘制 (9)3.1.3 数字时钟原理图 (10)3.1.4 电路检测 (11)3.2 软件设计： (11)3.2.1 运行keil软件编写程序 (11)3.2.2 编译、连接 (12)3.2.3 将程序烧入单片机 (12)3.2.4、程序运行 (13)附录 (13)程序： (13)总结 (23)参考资料 (24)第一章电子时钟、单片机简介1、电子时钟工作原理电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。

从而达到计时的功能，是人民日常生活补课缺少的工具。

现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有年、月、时、分、秒以及星期、温度等显示功能，还可以进行时和分的校对以及定时闹钟功能，片选的灵活性好。

该电子时钟由89C51，BUTTON，7SES六段数码管等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。

而电路中唯一的一个控制键却拥有多种不同的功能，按下又松开，可以实现屏蔽数码管显示的功能，达到省电的目的；直接按下不松开，则可以通过按键实现分钟的累加，每按一次分钟加一；而连续两次按下按键不放松，则可实现小时的调节，同样每按一次小时加一。

2、单片机简介1972年，美国Intel公司首先推出8位微处理器8008，并于1976年9月率先推出MCS-48系列单片机。

在这以后，8位单片机纷纷面市。

例如，莫斯特克和仙童公司合作生产的3870系列，摩托罗拉公司生产的6801系列等。

随着集成电路工艺水平的提高，一些高性能的8位单片机相继问世。

例如，1978年摩托罗拉公司的MC6801系列及齐洛格公司的Z8系列，1979年NEC公司的UPD78XX系列。

这类单片机的寻址能力达64KB，片内ROM容量达4--8KB，片内除带有并行I\O口外，还有串行I\O口，甚至还有A\D转化器功能。

8位单片机由于功能强，被广泛用于自动化装置、智能仪器仪表、智能接口、过程控制、通信、家用电器等各个领域。

单片机全称为单片机微型计算机（Single Chip Microsoftcomputer)。

从应用领域来看，单片机主要用来控制，所以又称为微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器。

单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

综上所诉，数字时钟设计方案采用单片机机型：AT89C51；计时方案设计采用单片机内部计数/定时功能，利用软件控制单片机实现数字时钟时间设置功能；显示方案中利用单片机并行I/O端口，实现LED动态显示；第二章数字时钟电路设计2.1 设计要求设计并制作出具有以下功能的数字钟：（1）自动计时，由六位LED显示器显示时、分、秒（2）具备校准功能，可以设置当前时间。

（3）具备定时启闹功能，可以设置启闹时间，启闹10s后自动关闭闹铃2.2 数字电路模块图：2.2 模块简介：（1）主程序函数main：完成系统初始化，包括时钟、闹铃初始参数及初始标志的设定；I/O端口、定时/计数器初始状态的设定：更新显示时间，循环扫描按键，根据案件分别进行闹铃和时钟的设置管理。

（2）LED显示函数dispiay：根据显示单元首地址显示时钟（或闹铃）时间，实现6位LED的动态显示功能。

（3）键盘检测函数keytest和查键值函数search：这两个函数都属于键盘扫描模块，函数keytest判断是否有按键输入，函数search识别并返回行列式按键的键号。

（4）时钟设置函数ftion0：根据用户按下0#键的次数，依次选择设置时钟的秒、分、时的修改标志位。

加1修改功能函数将根据该标志位进行时钟时间的设置修改。

（5）闹铃设置函数ftion1：根据用户按下:1#键的次数，依次选择设置闹铃的分、时的修改标志位。

加1修改功能函数将根据该标志位进行时钟闹铃的设（6）加1修改功能函数cum：用户按下2#键后，根据时钟和闹铃设置函数设置的标志位将时钟（或闹铃）相应的时、分、秒计数单元加1。

（7）闹铃判断启动函数alarm：半段闹铃启动时间到否，若时间到，则启动闹铃，延时10s后自动关闹铃，并清除闹铃设置标志。

（8）定时器中断函数clock：定时修改时钟参数中断服务子程序。

综上各模块功能，数字时钟设计方案采用单片机机型：AT89C51；计时方案设计采用单片机内部计数/定时功能，利用软件控制单片机实现数字时钟时间设置功能；显示方案中利用单片机并行I/O端口，实现LED动态显示；2.3 系统功能操作实现（1）键盘功能定义。

系统采用4*3矩阵键盘。

共计12个按键任务中使用了三个按键，0#、1#和2#键，其余按键为系统功能扩展预留。

0#键：时钟参数表修改功能选择键。

按一次修改秒，按二次修改分，按三次修改小时，按四次确认修改完毕。

1#键：闹铃时间设置功能选择键。

按一次修改分，按两次修改小时，按三次确认修改完成。

2#键:增1功能键,每按一次该键,根据0#、1#键的选择结果将相应单元内容加1。

修改“小时”时，加到23后再加1“清零”；修改“分”时，加到59后再加1“清零”。

（2）显示定义。

6位LED从左到右依次显示时、分、秒，采用24小时计时。

（3）系统工作流程设计时间显示：上电后，系统自动进入时钟显示，从00:00:00开始计时。

时间调整：按下0#键，系统停止计时，进入时间设定状态，保持原有显示。

按一次修改秒表，按二次修改分，按三次修改小时，直至按四次确认修改完成，系统由设定后的时间开始计时显示。

闹铃设置/启闹/停闹：按下1#键，数码管显示00:00:00，进入闹铃设置状态。

等待键入启闹时间，按一次设置分，按两次设置小时，按三次确认设置完毕。

将启动定时启闹功能，并恢复时间显示。

当定时时间到，蜂鸣器鸣叫10s后停闹。

在闹铃设置过程中，系统继续计时。

在时间调整和闹铃设置状态下，均可以按2#键，采用增1方式修改相应的参数。

2.4 方案设计元件清单蜂鸣器 1 - BUZZER ACTIVE 第三章Protues仿真电路3.1 绘制数字时钟电路Protues仿真原理图：3.1.1 启动ISIS 7 Professional软件元件的加载：找到原件后双击原件即可完成加载原件。

3.1.2 仿真电路绘制放置元件→调整原布局→连线→绘制总线→放置网络标号网络标号放置如下图所示。

3.1.3 数字时钟原理图连线后最终数字时钟电路原理图如下3.1.4 电路检测电路连接完毕后，单击运行按钮（如下图）检测电路是否有误，如果电路如果无误进行软件检测。

3.2 软件设计：3.2.1 运行keil软件编写程序3.2.2 编译、连接3.2.3 将程序烧入单片机3.2.4、程序运行附录程序：/***************数字钟程序***************/ #pragma SMALL#include <reg51.h>#include <absacc.h>#define uchar unsigned charsbit P2_7=P2^7; //定义蜂鸣器控制端口/**************函数声明*************/void delay(uchar x);void display(uchar *p);uchar keyscan(); //扫描键盘有无键按下uchar search(); //按键识别void alarm(); //闹钟判断启动void ftion0(); //时钟修改void ftion1(); //闹钟修改void cum(); //加1修改/***************全局变量定义****************/uchar clockbuf[3]={0,0,0}; //存放时钟时分秒的十进制数uchar bellbuf[3]={0,0,0}; //存放闹钟时分秒的十进制数uchar msec1; //10ms中断次数uchar msec2; //1s循环次数uchar timdata,rtimdata; //时钟和闹钟修改位置标志uchar count; //闹钟启动后10s计时单元uchar *dis_p; //显示缓冲区指针bit armbit; //闹钟标志，为0闹钟未设定，为1已设定bit rtimbit; //闹钟是否启动标志，为1已启动bit rhourbit; //闹钟小时修改标志，为1正在修改闹钟小时bit rminbit; //闹钟分修改标志，为1正在修改闹钟分bit hourbit; //时钟小时修改标志，为1正在修改时钟小时bit minbit; //时钟分修改标志，为1正在修改时钟分bit secbit; //时钟秒修改标志，为1正在修改时钟秒/****************主函数****************/void main(){uchar a;armbit=0; //清零闹钟标志位msec1=0; //设置10ms中断次数初值msec2=0; //设置1s中断次数初值timdata=0; //时钟内容修改位置记忆单元清零rtimdata=0; //闹钟内容修改位置记忆单元清零count=0; //闹钟启动后保持10s计时单元清零TMOD=0x02; //定时器T0为工作方式2TL0=0x06; //定时初始值为250usTH0=0x06;EA=1; //中断总允许位开启ET0=1; //定时器0开中断TR0=1; //启动定时器T0dis_p=clockbuf; //将时钟值所在地址送入显示指针while(1){a=keyscan(); //调用键盘扫描子程序if(a==0x0f){display(dis_p); //无键输入调用显示程序if(armbit==1)alarm(); //判断闹钟设定否，若设定则调用闹钟启动函数}else{display(dis_p); //调用显示子函数作为延时去抖动a=keyscan();if(a!=0x0f) //没有抖动，表示有键按下{a=search(); //调用查键值子函数switch(a){case 0x00:ftion0();break; //是时钟参数修改功能键，调用时钟设置子函数case 0x01:ftion1();break; //是闹钟参数修改功能键，调用闹钟设置子函数case 0x02:cum();break; //是加1功能键，调用加1修改功能子函数default:break;}}}}}void delay(uchar x){char j;while(x--)for(j=0;j<123;j++);}//***************6位LED显示函数***************/void display(uchar *p){uchar buffer[]={0,0,0,0,0,0};uchar k,i,j,temp;uchar led[]={0x3f,0x06,0x58,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};buffer[0]=p[0]/10;buffer[1]=p[0]%10;buffer[2]=p[1]/10;buffer[3]=p[1]%10;buffer[4]=p[2]/10;buffer[5]=p[2]%10;for(k=0;k<3;k++){temp=0xfe;for(i=0;i<6;i++){P1=0xff; //关显示j=buffer[i];P1=led[j]; //P1送断码P0=~temp; //P0对应端口低电平选位temp<<=1;delay(5);//每一位显示延时}}}/**************键盘扫描函数************/uchar keyscan(){uchar c;P0=0xf0;c=P2;c=c&0x07; //按键行输入为P2.0-P2.2，屏蔽无关位return(c);}/**************查键值函数*************/uchar search(){uchar a,b,c,d,e;c=0xfe; //首列扫描字送变量ca=0; //首列号送awhile(1){P0=c; //列扫描字送P0口d=P2; //读入P2口的行状态if(d&0x01==0){b=0;break;} //第0行有键按下，第0行行首号送belse if(d&0x02==0){b=4;break;} //第1行有键按下，第1行行首号送belse if(d&0x04==0){b=8;break;} //第2行有键按下，第2行行首号送ba++; //扫描列号加1c<<=1; //修改列扫描字，扫描下一列}e=a+b; //将行首号与列号相加，求键号do{display(dis_p);}while((d=keyscan())!=0x07); //等待释放按键return(e);}/***********闹钟判断启动函数*************/void alarm(){if((clockbuf[0]==bellbuf[0])&&(clockbuf[1]==bellbuf[1])){P2_7=0;rtimbit=1;} //设置闹钟计时标志，时钟将进行10s计时标志else{if(count==10) //判断闹钟保持10s时间到否{count=0; //清除闹钟保持10s计时P2_7=1; //清除闹钟armbit=0; //清闹钟标志，否则闹钟设置将继续有效rtimbit=0;}}}/*************时钟设置函数*************/void ftion0(){TR0=0; //关定时器rhourbit=0; //禁止闹钟时间参数修改，请闹钟修改标志rminbit=0;dis_p=clockbuf; //将时钟缓冲区首地址送显示指针rtimdata=0; //清闹钟修改位置标志记录timdata++; //将时钟修改记录值加1switch(timdata){case 0x01:secbit=1;break;//记录值为1，则将时钟秒修改标志置1 case 0x02:secbit=0;minbit=0;break;//记录值为2，则将时钟分修改标志置1case 0x03:minbit=0;hourbit=1;break;//记录值3，则将时钟时修改标志置1case 0x04:timdata=0;hourbit=0;TR0=1;break;//按4次则清时钟单元修改位置//记录，定时器重新开启default:break;}}/***************闹钟设置函数**************/void ftion1(){secbit=0; //禁止时钟时间修改minbit=0;hourbit=0;dis_p=bellbuf; //设置闹钟显示标志timdata=0; //清时钟修改位置标志记录rtimdata++; //将闹钟修改记录值加1switch(rtimdata){case 0x01:rminbit=1;break;//记录值为1，将闹钟分修改标志置1case 0x02:rminbit=0;rhourbit=1;break;//记录值为2，将时钟分修改标志置1 case 0x03:rtimdata=0;rhourbit=0;//按3次则清闹钟单元修改位置记录armbit=1; //设置闹钟已设置标志位dis_p=clockbuf; //恢复时钟显示标志break;default:break;}}/*************加1修改功能函数**************/void cum(){if(secbit==1){//时钟秒修改标志为1，秒单元内容加1if(clockbuf[2]==59) clockbuf[2]=0;else clockbuf[2]++;}else if(minbit==1){//时钟分修改标志为1，分单元内容加1 if(clockbuf[1]==59) clockbuf[1]=0;else clockbuf[1]++;}else if(hourbit==1){//时钟小时修改标志为1，小时单元内容加1if(clockbuf[0]==23) clockbuf[0]=0;else clockbuf[0]++;}else if(rtimbit==1){//闹钟分修改标志为1，分单元内容加1if(bellbuf[1]==59) bellbuf[1]=0;else bellbuf[1]++;}else if(rhourbit==1){//闹钟小时修改标志为1，小时单元内容加1 if(bellbuf[0]==23) bellbuf[0]=0;else bellbuf[0]++;}}/************定时器中断函数*************/void clock() interrupt 1{EA=0; //关中断if(msec1!=40)msec1++;else{msec1=0; //到10ms否，不到则msec1加1if(msec2!=100)msec2++; //到1s否，不到则msec2加1else{if(rtimbit==1)count++;msec2=0;if(clockbuf[2]!=59)clockbuf[2]++; //到1min否，不到则clockbuf[2]加1else{clockbuf[2]=0;if(clockbuf[1]!=59)clockbuf[1]++; //到1h否，不到则clockbuf[1]加1else{clockbuf[1]=0;if(clockbuf[0]!=23)clockbuf[0]++; //到24h否，不到则clockbuf[0]加1else clockbuf[0]=0;}}}}EA=1; //开中断}总结历时一周的Protues仿真大型作业经过自己努力终于告一段落，在这次电子时钟电路大型作业仿真电路设计中自己学到了很多知识，同时对以前自己所学知识也进行了巩固，对知识的掌握更加牢固。