基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘的仿真

摘 要：電子信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)以具體的工程實(shí)踐來不斷的提升技術(shù)能力，而現(xiàn)實(shí)的條件卻在時(shí)空以及原材料的配置上打消了學(xué)生積極參與技能實(shí)踐的熱情，因此本文以電子仿真軟件proteus以及keilc平臺(tái)來虛擬真實(shí)的電子時(shí)鐘為例，說明利用虛擬仿真儀器在工科生的課外實(shí)踐中的優(yōu)勢(shì)以及可行性。

關(guān)鍵詞：AT89C51；proteus仿真；電路原理圖；電子時(shí)鐘

1 引言

傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代工科人才的培養(yǎng)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以教師講，學(xué)生聽為主的教學(xué)模式，然后外加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)來構(gòu)成對(duì)工科學(xué)生全方位的培養(yǎng)，但是理想與現(xiàn)實(shí)的差距是始終避免不了的；教學(xué)環(huán)節(jié)與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的脫節(jié)，帶來的是學(xué)生對(duì)理論的學(xué)習(xí)與動(dòng)手實(shí)踐的學(xué)習(xí)的分離，很難達(dá)到預(yù)定的理論與實(shí)踐互相促進(jìn)的效果。然而，實(shí)驗(yàn)室資源和時(shí)空的限制，必然帶來了學(xué)生參加實(shí)踐的困難，也極大的打擊了學(xué)生參加實(shí)踐的積極性。

目前，計(jì)算機(jī)的發(fā)展極大的促進(jìn)了虛擬儀器的發(fā)展，諸如EDA，CAD，Multisim，Proteus，Matalab等。虛擬儀器所帶來的直接好處則是利用計(jì)算機(jī)的虛擬環(huán)境搭建虛擬的硬件平臺(tái)來代替實(shí)際的硬件資源，而這種仿真的環(huán)境與現(xiàn)實(shí)的參數(shù)通常相差無幾。虛擬儀器的開發(fā)最初的設(shè)想是方便開發(fā)，提高開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期，排除掉很多開發(fā)中的非核心技術(shù)所帶來的調(diào)試問題。而虛擬儀器的這種特性也剛好可以用在高校的理工科教學(xué)中，這樣能極大的避免了硬件資源的限制給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來的諸多非知識(shí)型的障礙。

本文主要應(yīng)用到的軟件有ISIS 7 Professional和Keil uVision4，由ISIS 7 Professional來仿真電子鐘的所有硬件平臺(tái)，用Keil uVision4編寫的C程序來替代復(fù)雜的匯編語言。

2 Keilc51平臺(tái)與Proteus仿真系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

Proteus軟件是是一種混合電路仿真工具，它包括模數(shù)電路的仿真，單片機(jī)及其外圍電路組成的仿真等。它由ISIS（一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺(tái)軟件）和ARES（一款高級(jí)的布線編輯軟件）兩個(gè)軟件所構(gòu)成，集成混合模式SPICE電路仿真，高級(jí)原理布圖，PCB設(shè)計(jì)及自動(dòng)布線來構(gòu)成了一個(gè)完整的EDA電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)。

Keil C51是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語言，它兼顧了多種高級(jí)語言的特點(diǎn)，并具備匯編語言的功能。Keil uVision4提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，利用它編譯后生成的匯編代碼，其目標(biāo)代碼效率非常之高，在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。

3 基于51單片機(jī)的電子鐘硬件

以51單片機(jī)電子鐘為例，介紹利用仿真軟件來進(jìn)行電子鐘的設(shè)計(jì)與仿真。

整個(gè)電路分為：晶振電路，復(fù)位電路，顯示模塊以及按鍵模塊。里面所用到的主要器件有單片機(jī)AT89C51，8為數(shù)碼管，排阻，按鍵以及晶振。具體的系統(tǒng)模塊圖與仿真電路圖如下：

4 電子鐘的軟件流程

本電子鐘主要是通過按鍵來設(shè)置時(shí)間，通過8位數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒。

由于用KeilC很容易做到軟件功能的模塊化，因此，本電子鐘的主程序主要包括了：初始化程序，顯示子程序，計(jì)數(shù)程序以及鍵盤掃描子程序，如圖2。顯示子程序主要完成了具體如何讓單片機(jī)控制9位數(shù)碼管在什么地方顯示什么數(shù)字；計(jì)數(shù)程序的功能則主要完成到什么時(shí)間數(shù)碼管應(yīng)該顯示什么內(nèi)容；鍵盤掃描子程序的功能則是如何組合按下三個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)設(shè)定時(shí)分秒的時(shí)間顯示。

這里主要介紹按鍵功能流程：

①按key1鍵一下，則進(jìn)入到調(diào)秒鐘模式，如圖3，此時(shí)再按一下key2鍵數(shù)碼管上秒數(shù)加1，計(jì)數(shù)器也同時(shí)加1；或者按一下key3鍵數(shù)碼管上秒數(shù)減1，計(jì)數(shù)器也同時(shí)減1。此時(shí)，計(jì)數(shù)器里的秒鐘變量采用模60來實(shí)現(xiàn)，最大不超過60，最小不小于0；②按key1鍵兩下，則進(jìn)入到調(diào)分鐘模式，其他原理同上；③如按key1鍵三下，則進(jìn)入到調(diào)時(shí)鐘模式，其他原理同上。此時(shí)，計(jì)數(shù)器里的時(shí)鐘變量采用模24來實(shí)現(xiàn)，最大不超過24，最小不小于0。

5 結(jié)論

①利用Proteus與KeilC51確實(shí)能達(dá)到仿真學(xué)習(xí)的目的，盡管有些細(xì)節(jié)性的東西不能被仿真出來，比如虛焊等。

②本文的電子時(shí)鐘結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，還可以進(jìn)一步通過1602的LCD屏幕來顯示更多的信息，比如年月日等，也可以更換定時(shí)更為精確地時(shí)鐘芯片來確保時(shí)間的精準(zhǔn)。

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