單片機電子鐘論文答辯稿

時間：2024-10-22 08:22:18 論文答辯

單片機電子鐘論文答辯稿

基于單片機系統(tǒng)的電子鐘設計與仿真
論文題目：
選題背景
     隨著半導體技術的飛速發(fā)展，以及移動通信、網絡技術、多媒體技術在嵌入式系統(tǒng)設計中的應用，單片機從4位、8位、16位到32位，其發(fā)展歷程一直受到廣大電子愛好者的極大關注。單片機功能越來越強大，價格卻不斷下降的優(yōu)勢無疑成為嵌入式系統(tǒng)方案設計的首選，同時單片機應用領域的擴大也使得更多人加入到基于單片機系統(tǒng)的開發(fā)行列中，推動著單片機技術的創(chuàng)新進步。
     然而傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)開發(fā)除了需要購置諸如仿真器、編程器、示波器等價格不菲的電子設備外，開發(fā)過程也較繁瑣。來自英國Labcenter Electronics公司的Proteus軟件很好地詮釋了利用現(xiàn)代EDA工具方便快捷開發(fā)單片機系統(tǒng)的優(yōu)勢。它包括PROTEUS VSM（Virtual System Modelling）、PROTEUS PCB DESIGN兩大組成部分，在PC機上就能實現(xiàn)原理圖電路設計、電路分析與仿真、單片機代碼級調試與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗證以及形成PCB文件的完整嵌入式系統(tǒng)設計與研發(fā)過程。
     單片機系統(tǒng)作為一種典型的嵌入式系統(tǒng)，其系統(tǒng)設計包括硬件電路設計和軟件編程設計兩個方面, 其調試過程一般分為軟件調試、硬件測試、系統(tǒng)調試3個過程。如果采用單片機系統(tǒng)的虛擬仿真軟件——Proteus，則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作。
選題目的和意義
     本文的電子鐘系統(tǒng)是以單片機（AT89C51）為核心，時鐘芯片DS1302、數(shù)碼管顯示驅動芯片MAX7219等元器件組成。具體介紹應用Proteus的ISIS軟件進行單片機系統(tǒng)的電子鐘設計與仿真的實現(xiàn)方法。該方法既能準確驗證所設計的系統(tǒng)是否滿足技術要求,又能提高系統(tǒng)設計的效率和質量,降低開發(fā)成本,具有推廣價值。
論文結構
1、緒論
2、系統(tǒng)設計
3、硬件電路設計
4、軟件設計
5、系統(tǒng)調試與仿真
Proteus軟件簡介
      PROTEUS軟件由Labcenter公司開發(fā)，是目前世界上最先進、最完整的嵌入式系統(tǒng)設計與仿真平臺，可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設計等功能，是目前唯一能夠對各種處理器進行實時仿真、調試與測試的EDA工具。微控制器系統(tǒng)相關的仿真需建立編譯和調試環(huán)境，可選擇Keil C51uVision2 軟件。該軟件支持眾多不同公司的芯片，集編輯、編譯和程序仿真等于一體，同時還支持PLM、匯編和C語言的程序設計。它的界面友好易學，在調試程序、軟件仿真方面有很強大的功能。其革命性的功能是：將電路仿真和微處理器仿真進行協(xié)同，直接在基于原理圖的虛擬原型上進行處理器編程調試，并進行功能驗證，通過動態(tài)器件如電機、LED、LCD、開關等，實時看到運行后的輸入、輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等， Proteus為我們建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。
系統(tǒng)設計
電子鐘系統(tǒng)硬件組成
AT89C51單片機簡介
      AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。
       DS1302的結構及工作原理
        DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據。DS1302內部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。
      MAX7219工作原理簡介
      MAX7219是MAXIM公司生產的串行輸入/輸出共陰極數(shù)碼管顯示驅動芯片，一片MAX7219可驅動8個7段（包括小數(shù)點共8段）數(shù)字LED、LED條線圖形顯示器、或64個分立的LED發(fā)光二級管。該芯片具有10MHz傳輸率的三線串行接口可與任何微處理器相連，只需一個外接電阻即可設置所有LED的段電流。。它的操作很簡單，MCU只需通過模擬SPI三線接口就可以將相關的指令寫入MAX7219的內部指令和數(shù)據寄存器，同時它還允許用戶選擇多種譯碼方式和譯碼位。此外它還支持多片7219串聯(lián)方式，這樣MCU就可以通過3根線（即串行數(shù)據線、串行時鐘線和芯片選通線）控制更多的數(shù)碼管顯示。
電子時鐘系統(tǒng)設計流程
如圖
硬件電路設計
電路原理圖設計

主要元器件功能介紹
    AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。
     DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時。具有調時功能。時鐘操作可通過AM\PM指示決定采用24或12小時格式。
MAX7219是MAXIM公司生產的串行輸入/輸出共陰極數(shù)碼管顯示驅動芯片。采用三線制串行接口技術進行數(shù)據傳送，可直接與單片機連接，用戶能方便地修改內部參數(shù)實現(xiàn)多位LED數(shù)碼管顯示。內含有硬件動態(tài)掃描顯示控制，每塊芯片可驅動8個LED數(shù)碼管。
Proteus 電路圖設計
軟件設計
程序流程圖設計
源程序設計
KeilC51進行程序調試
系統(tǒng)調試與仿真
Proteus中Hex 文件選擇
Proteus進行電子鐘系統(tǒng)仿真
實現(xiàn)功能
當進入調整功能時，按第一個鍵K1進行減運算，按第二個鍵K2進行加運算。
按下第三個鍵K3,實現(xiàn)日期\時間調整及\定時功能，等數(shù)字閃爍后，按一二鍵進行加減，從而可以進行具體日期時間調整。
當定時設定后，到預定時間后，系統(tǒng)通過C51音樂程序演唱歌曲-八月桂花。
按下第四個鍵K4，可以進行時間\日期切換，8位LED數(shù)碼管將顯示時間或日期，采用24小時制。
時間顯示格式為：時-分-秒；日期顯示格式為：日-月-年。
具有實時顯示當前計算機系統(tǒng)時間和日期的功能。
致謝
     通過不斷努力，終于完成了此次畢業(yè)設計。在此，首先感謝導師向繼文老師，正是他在萬忙之中還抽出寶貴的時間對我進行精心的指導，才使我順利完成了畢業(yè)設計。同時也感謝物理信息學院各個領導和老師對我四年來的關心和幫助。使我在大學中學到了許多寶貴的知識和經驗。在此，衷心地感謝你們！
結束
歡迎各位評委老師提問、指正！

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