单片机三级项目报告

基于单片机的智能电子钟系统仿真设计Design and Simulation Of Electronic Clock

Based on Single-chip System

教务处

2015年10 月

基于单片机的智能电子钟系统仿真设计

（燕山大学信息科学与工程学院）

摘要

摘要：本课程三级项目是基于MCS-51系列单片机利用Protues软件仿真设计一个简单的电子钟系统。以MCS-51系列单片机为核心，通过时钟芯片DS1302提供实时时间数据，通过温度传感器DS18B20提供实时温度数据，通过LCD1602液晶显示屏显示时间温度等信息，以及蜂鸣器、指示灯等提供闹钟和上下午、半秒闪烁等信息。

我们采用C语言，利用keil软件编写C语言程序并生成HEX文件，用Protues设计电路，将程序在Protues中仿真，最终实现电子钟的设计。

关键词：89c51单片机、闹钟报警、Proteus、DS1302、时钟

前言

本三级项目要求基于MCS-51系列单片机利用Protues软件仿真设计一个具有时间显示、按键调时、闹钟报警、温度测量等功能的电子钟系统。

我们对电子钟的开发手段进行了分析，最终决定采用51系列单片机技术实现多功能智能电子钟系统，这种实现方法的优点是电路简单、性能可靠、实时性好、时间精确、操作简单、编程容易。我们利用Proteus软件进行仿真设计，这样不用制作实际电路便可以得出结果，便于检验电路及软件正确性，可以为以后制作实际电路做准备。另外这样制作出的电子钟系统可以应用到日常工作和生活中，也可以通过改装来提高性能或者进行功能扩充等操作。

该项目预期完成温度实时测量显示、时间实时显示、可设定闹钟、可调时、上下午指示、半秒指示等功能。

1、课程设计题目与要求

1.1 设计题目

基于单片机的简单电子钟系统仿真设计。

1.2 设计要求

要求基于51系列单片机利用Protues软件仿真设计一个具有时间显示、按键调时、闹钟报警、温度测量等功能的电子钟系统，可实现六项基本功能分别如下：

1) 时间显示：显示当前时间：小时、分钟、秒。

2) 温度显示：显示当前环境温度。

3) 上下午指示：采用两个发光二极管来指示上下午。

4) 半秒提示：采用两个发光二极管，每隔半秒闪烁。

5) 调时功能：采用三个按键(K1-K3)来调整时间，步骤如下：

a)按下K1键，开始调小时，同时2个小时数码管闪烁。

b)按下K2键，小时加；按下K3键，小时减。

c)小时调整好后，再按下K1键，开始调分钟，同时分钟数码管闪烁。

d)按下K2键，分钟加；按下K3键，分钟减。

e)调整好分钟后，再按下K1键，调时结束。

6) 闹钟功能：采用三个按键(K2-K4)来调整闹钟，步骤如下：

a)按下K4键，开始调小时，同时2个小时数码管闪烁。

b)按下K2键，小时加；按下K3键，小时减。

c)小时调整好，再按下K4键，开始调分钟，同时分钟数码管闪烁。

d)按下K2键，分钟加；按下K3键，分钟减。

e)调整好分钟后，再按下K4键，定闹结束。

闹钟定时的时间到后，蜂鸣器/扬声器发出提示音。用户需按K2-k4键来取消闹钟警告。

2、系统的功能分析与设计

2.1 系统的主要功能

利用51单片机内部的定时/计数器、中断系统、以及按键和时钟芯片DS1302、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶显示屏等元件，利用Protues软件仿真设计一个具有时间显示、按键调时、闹钟报警、温度测量等功能的电子钟系统。

2.2 系统的设计方案

整个系统采用应用广泛的A T89C51作为控制芯片，利用DS1302获取时间，采用DS18B20实现温度的测量，利用LCD1602液晶显示屏显示温度，时间等参数，利用单片机内部的定时器来实现数据的定时刷新。它的处理过程如下：首先初始化定时器以及温度传感器和时钟芯片，设定单片机内部的一个定时器为50ms产生一次中断，对时间和温度参数实现周期性刷新，然后读取温度，将温度值与设置的闹钟值等参数进行比较，并做出相应的动作。然后读取按键值，如果是设置键，则改变标志位，并进入相应项进行设置，若标志位为初始状态，则显示时间及温度参数。

在程序中，定时器采用中断方式工作，在中断服务程序中实现时间获取、温度获取、上下午判断、闹钟报警、以及半秒闪烁等功能。在主程序中需要对定时器、DS1302、DS18B20、LCD1602进行初始化,然后循环进行按键检测并执行相应的功能。

2.3 系统硬件设计

2.3.1 原理框图

此设计原理框图如下图所示，此电路包括以下九个部分：单片机，时钟电路，测温电路，按键电路，LED指示灯，复位电路，晶振电路，显示电路及蜂鸣器。

图2-3-1 电子钟系统硬件电路组成框图 2.3.2 Proteus 电路图设计

我们利用Proteus 软件进行电路仿真。Proteus 软件不仅具有其它EDA 工具软件的仿真功能，而且还能仿真单片机及外围器件。是目前比较好用的仿真单片机及外围器件的工具。

下图为我们设计的简单电子时钟的电路仿真图。

图2-3-2 Proteus中设计的电子时钟系统原理图

3、系统模块设计

3.1 主控模块AT89C51

AT89C51是美国Atmel公司生产的低功耗，高性能CMOS八位单片机。片内ROM全部采用FLASH ROM技术，片内含4KB的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，完全兼容Intel公司生产的MCS-51系列单片机的指令系统及引脚。