基于單片機的電子時鐘的仿真

摘 要：電子信息技術相關專業的學生應以具體的工程實踐來不斷的提升技術能力，而現實的條件卻在時空以及原材料的配置上打消了學生積極參與技能實踐的熱情，因此本文以電子仿真軟件proteus以及keilc平臺來虛擬真實的電子時鐘為例，說明利用虛擬仿真儀器在工科生的課外實踐中的優勢以及可行性。

關鍵詞：AT89C51；proteus仿真；電路原理圖；電子時鐘

1 引言

傳統的教學模式已經不能適應現代工科人才的培養，傳統的教學模式是以教師講，學生聽為主的教學模式，然后外加實驗環節來構成對工科學生全方位的培養，但是理想與現實的差距是始終避免不了的；教學環節與實驗環節的脫節，帶來的是學生對理論的學習與動手實踐的學習的分離，很難達到預定的理論與實踐互相促進的效果。然而，實驗室資源和時空的限制，必然帶來了學生參加實踐的困難，也極大的打擊了學生參加實踐的積極性。

目前，計算機的發展極大的促進了虛擬儀器的發展，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算機的虛擬環境搭建虛擬的硬件平臺來代替實際的硬件資源，而這種仿真的環境與現實的參數通常相差無幾。虛擬儀器的開發最初的設想是方便開發，提高開發效率，縮短開發周期，排除掉很多開發中的非核心技術所帶來的調試問題。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中，這樣能極大的避免了硬件資源的限制給學生的學習帶來的諸多非知識型的障礙。

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

2 Keilc51平臺與Proteus仿真系統的簡介

Proteus軟件是是一種混合電路仿真工具，它包括模數電路的仿真，單片機及其外圍電路組成的仿真等。它由ISIS（一款便捷的電子系統仿真平臺軟件）和ARES（一款高級的布線編輯軟件）兩個軟件所構成，集成混合模式SPICE電路仿真，高級原理布圖，PCB設計及自動布線來構成了一個完整的EDA電子設計自動化系統。

Keil C51是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。Keil uVision4提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，利用它編譯后生成的匯編代碼，其目標代碼效率非常之高，在開發大型軟件時更能體現高級語言的優勢。

3 基于51單片機的電子鐘硬件

以51單片機電子鐘為例，介紹利用仿真軟件來進行電子鐘的設計與仿真。

整個電路分為：晶振電路，復位電路，顯示模塊以及按鍵模塊。里面所用到的主要器件有單片機AT89C51，8為數碼管，排阻，按鍵以及晶振。具體的系統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置時間，通過8位數碼管顯示時、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，計數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控制9位數碼管在什么地方顯示什么數字；計數程序的功能則主要完成到什么時間數碼管應該顯示什么內容；鍵盤掃描子程序的功能則是如何組合按下三個按鍵來實現設定時分秒的時間顯示。

這里主要介紹按鍵功能流程：

①按key1鍵一下，則進入到調秒鐘模式，如圖3，此時再按一下key2鍵數碼管上秒數加1，計數器也同時加1；或者按一下key3鍵數碼管上秒數減1，計數器也同時減1。此時，計數器里的秒鐘變量采用模60來實現，最大不超過60，最小不小于0；②按key1鍵兩下，則進入到調分鐘模式，其他原理同上；③如按key1鍵三下，則進入到調時鐘模式，其他原理同上。此時，計數器里的時鐘變量采用模24來實現，最大不超過24，最小不小于0。

5 結論

①利用Proteus與KeilC51確實能達到仿真學習的目的，盡管有些細節性的東西不能被仿真出來，比如虛焊等。

②本文的電子時鐘結構簡單，還可以進一步通過1602的LCD屏幕來顯示更多的信息，比如年月日等，也可以更換定時更為精確地時鐘芯片來確保時間的精準。

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