基于Proteus的单片机实时时钟仿真设计.doc

基于Proteus的单片机实时时钟仿真设计 绪论 1.1 课题研究的背景 随着科技的快速发展，时间的流逝,从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用AT89C51单片机作为核心，功耗小，能在5V的低压工作，电压可选用4.5~5.5V电压供电。　　此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。 1.2课题的研究目的与意义 二十一世纪是数字化技术高速发展的时代，而单片机在数字化高速发展的时代扮演着极为重要的角色。电子万年历的开发与研究在信息化时代的今天亦是当务之急，因为它应用在学校、机关、企业、部队等单位礼堂、训练场地、教学室、公共场地等场合，可以说遍及人们生活的每一个角落。所以说电子万年历的开发是国家之所需，社会之所需，人民之所需。 由于社会对信息交换不断提高的要求及高新技术的逐步发展，促使电子万年历发展并且投入市场得到广泛应用。 1.3课题解决的主要内容 本课题所研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面： （1）选用电子万年历芯片时，应重点考虑功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。 （2）根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。 （3）在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，使系统电路尽量简单。 （4）根据硬件电路图，在开发板上完成器件的焊接。 （5）根据设计的硬件电路，编写控制AT89C51芯片的单片机程序。 （6）通过编程、编译、调试，把程序下载到单片机上运行，并实现本设计的功能。 （7）在硬件电路和软件程序设计时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作等因素。 （8）软件设计时必须要有完善的思路，要做到程序简单，调试方便。 设计要求与方案论证 2.1　设计要求 24小时制具有定时响铃和定点报时功能； 具有响铃播放音乐功能； 具有响铃显示特定字符、字符串等功能。 2用中小规模集成电路74/54系列和CC4000系列及555集成电路构建秒脉冲源，再利用分频器、计数器、缓存器等得到分、时、日、月、年的计时信号，最后用译码器驱动数码管显示，得到时钟功能。用热敏电阻、A/D转换芯片及相关控制、显示电路组成温度显示部分。用寄存器、比较器及相关控制电路组成闹钟电路。采用FPGA（现场可编辑门列阵）或CPLD 复杂可编程逻辑器件 作为系统控制器。FPGA/CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，并且可利用EDA软件进行仿真和调试。FPGA采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用于大规模实时性要求较高的系统。 AT89C51单片机，完全兼容MCS-51系列单片机的所有功能，并且本身带有2K的内存储器，可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上，比以往惯用的8031CPU外加EPROM为核心的单片机系统在硬件上具有更加简单方便等优点，具体如下： 　　1 AT89C51单片机是最早期也最典型的产品，低功耗、高性能、采用CHMOS工艺的8位单片机。 　　2 它在硬件资源和功能、软件指令及编程上与Intel 80C3X单片机完全相同。在应用中可直接替换。 　　3 在AT89C51内部有FLASH程序存储器，既可用常规的编程器编程，也可用在线使之处于编程状态对其编程。编程速度很快，擦除时也无需紫外线，非常方便。 　　4 AT89C5X系列可认为是Intel 80C3X的内核与Atmel FLASH技术的结合体。它为许多嵌入式控制系统提供了灵活、低成本的解决方案。 方案比较：由三种方案可以看出，用方案一实现设计要求需要使用大量的集成电路，系统结构复杂，电路连接困难。单个芯片的质量对系统的稳定性影响甚大，逻辑功能出现错误不易定位，整体调试费时费力。扩展系统功能工作量极大，甚至有可能要将整个设计方案推倒重来。 方案二使用一片FPGA/CPLD即可替代方案一中绝大多数的集成电路。使用VHDL超高速硬件描述语言设计电路，基本不需要硬件调试，方便快捷。但是FPGA/CPLD高速处理能力得不到充分发挥且价格较贵不适合在数字钟这种简单电路中使用。 方案三利用单片机作为控制核心，硬件按照技术手册要求连接后基本不需要调试，相关的逻辑功能全部由软件实现，修改方便。功能扩展只需要在现有程序的基础上增加函数即可实现，无需对已实现功能的程序进行改动，调试方便，问题定位快捷、准确。 综上所述，我们采用方案三实现系统总体要求。 方案