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论文演讲稿_图文

论文题目:
基于单片机系统的电子钟设计与仿真

答辩人:xxx

?选题背景
? 随着半导体技术的飞速发展,以及移动通信、网络技术、多媒体技术在嵌入
式系统设计中的应用,单片机从4位、8位、16位到32位,其发展历程一直受 到广大电子爱好者的极大关注。单片机功能越来越强大,价格却不断下降的 优势无疑成为嵌入式系统方案设计的首选,同时单片机应用领域的扩大也使 得更多人加入到基于单片机系统的开发行列中,推动着单片机技术的创新进 步。 ? 然而传统的单片机系统开发除了需要购置诸如仿真器、编程器、示波器等价 格不菲的电子设备外,开发过程也较繁琐。来自英国Labcenter Electronics公 司的Proteus软件很好地诠释了利用现代EDA工具方便快捷开发单片机系统的 优势。它包括PROTEUS VSM(Virtual System Modelling)、PROTEUS PCB DESIGN两大组成部分,在PC机上就能实现原理图电路设计、电路分析与仿真、 单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证以及形成PCB文件的完整嵌 入式系统设计与研发过程。 ? 单片机系统作为一种典型的嵌入式系统,其系统设计包括硬件电路设计和软 件编程设计两个方面, 其调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试3 个过程。如果采用单片机系统的虚拟仿真软件——Proteus,则不用制作具体 的电路板也能够完成以上工作。

?选题目的和意义
? 本文的电子钟系统是以单片机(AT89C51)为核
心,时钟芯片DS1302、数码管显示驱动芯片 MAX7219等元器件组成。具体介绍应用Proteus的 ISIS软件进行单片机系统的电子钟设计与仿真的 实现方法。该方法既能准确验证所设计的系统是 否满足技术要求,又能提高系统设计的效率和质量, 降低开发成本,具有推广价值。

?论文结构
? 1、绪论 ? 2、系统设计 ? 3、硬件电路设计 ? 4、软件设计 ? 5、系统调试与仿真

?Proteus软件简介
? PROTEUS软件由Labcenter公司开发,是目前世界上最先进、最完整
的嵌入式系统设计与仿真平台,可以实现数字电路、模拟电路及微控 制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿 真和PCB设计等功能,是目前唯一能够对各种处理器进行实时仿真、 调试与测试的EDA工具。微控制器系统相关的仿真需建立编译和调试 环境,可选择Keil C51uVision2 软件。该软件支持众多不同公司的芯 片,集编辑、编译和程序仿真等于一体,同时还支持PLM、汇编和C 语言的程序设计。它的界面友好易学,在调试程序、软件仿真方面有 很强大的功能。 其革命性的功能是:将电路仿真和微处理器仿真进行 协同,直接在基于原理图的虚拟原型上进行处理器编程调试,并进行 功能验证,通过动态器件如电机、LED、LCD、开关等,实时看到运 行后的输入、输出的效果,配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑 分析仪等, Proteus为我们建立了完备的电子设计开发环境。

系统设计
? 电子钟系统硬件组成
单片机晶振电路

8位LED显示

单片机复位电路

时钟芯片 DS1302

AT89C51 单片机

数码管显示驱 动芯片 MAX7219 按键电路

蜂鸣器

AT89C51单片机简介
? AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器
(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗 称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除 只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反 复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制 造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相 兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯 片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器, AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌 入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

DS1302的结构及工作原理

? DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、

低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、 月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年 补偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。采用三线接 口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次 传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内 部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存 器。DS1302是DS1202的升级产品,与DS1202兼 容,但增加了主电源/后背电源双电源引脚,同时 提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

MAX7219工作原理简介
? MAX7219是MAXIM公司生产的串行输入/输出共阴极数码
管显示驱动芯片,一片MAX7219可驱动8个7段(包括小数 点共8段)数字LED、LED条线图形显示器、或64个分立的 LED发光二级管。该芯片具有10MHz传输率的三线串行接 口可与任何微处理器相连,只需一个外接电阻即可设置所 有LED的段电流。。它的操作很简单,MCU只需通过模拟 SPI三线接口就可以将相关的指令写入MAX7219的内部指 令和数据寄存器,同时它还允许用户选择多种译码方式和 译码位。此外它还支持多片7219串联方式,这样MCU就可 以通过3根线(即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线) 控制更多的数码管显示。

电子时钟系统设计流程
? 如图
Protel DXP 与 Proteus 电路设计

源程序设计 生成目标代码

基于Proteus仿真

硬件电路设计
? 电路原理图设计 ?

主要元器件功能介绍
? AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的 ? ?

低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。 DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、 带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、 分、秒进行计时。具有调时功能。时钟操作可通过AM\PM 指示决定采用24或12小时格式。 MAX7219是MAXIM公司生产的串行输入/输出共阴极数码 管显示驱动芯片。采用三线制串行接口技术进行数据传送, 可直接与单片机连接,用户能方便地修改内部参数实现多 位LED数码管显示。内含有硬件动态扫描显示控制,每块 芯片可驱动8个LED数码管。

Proteus 电路图设计

软件设计
? 程序流程图设计 ? 源程序设计
开始

MAX7219初始化

DS1302初始化

从DS1302读取时间

时间送MAX7219显示

KeilC51进行程序调试

系统调试与仿真
? Proteus中Hex 文件选择

Proteus进行电子钟系统仿真

实现功能
? 当进入调整功能时,按第一个键K1进行减运算,按第二个
? ?
键K2进行加运算。 按下第三个键K3,实现日期\时间调整及\定时功能,等数字 闪烁后,按一二键进行加减,从而可以进行具体日期时间 调整。 当定时设定后,到预定时间后,系统通过C51音乐程序演 唱歌曲-八月桂花。 按下第四个键K4,可以进行时间\日期切换,8位LED数码 管将显示时间或日期,采用24小时制。 时间显示格式为:时-分-秒;日期显示格式为:日-月-年。 具有实时显示当前计算机系统时间和日期的功能。

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致谢
? 通过不断努力,终于完成了此次毕业设计。
在此,首先感谢导师向继文老师,正是他 在万忙之中还抽出宝贵的时间对我进行精 心的指导,才使我顺利完成了毕业设计。 同时也感谢物理信息学院各个领导和老师 对我四年来的关心和帮助。使我在大学中 学到了许多宝贵的知识和经验。在此,衷 心地感谢你们!

结束

欢迎各位评委老师提问、指正!