概述：加入世貿(mào)組織以后，中國會(huì)面臨激烈的競爭。這種競爭將是一場(chǎng)科技實(shí)力、管理水平和人才素質(zhì)的較量，風(fēng)險(xiǎn)和機(jī)遇共存。于是老師在單片機(jī)理論課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，為我們安排了一個(gè)涉及MCS—51單片機(jī)多種資源應(yīng)用及具有綜合功能的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵字： 顯示時(shí)間 定時(shí) 溫度采集 系統(tǒng)仿真
1 引 言
《單片原理及應(yīng)用》是一門技術(shù)性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)踐教學(xué)是它的一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。不論是硬件擴(kuò)展、接口應(yīng)用還是編程方法、程序調(diào)試，都離不開實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如果不在切實(shí)認(rèn)真地抓好學(xué)生的實(shí)踐技能的鍛煉上下功夫，單憑課堂理論課學(xué)習(xí)，勢(shì)必出現(xiàn)理論與實(shí)踐脫節(jié)的局面。任隨書本上把單片機(jī)技術(shù)介紹得多么重要、多么實(shí)用多么好用，同學(xué)們?nèi)匀粫?huì)感到那只是空中樓閣，離自己十分遙遠(yuǎn)，或者會(huì)感到對(duì)它失去興趣，或者會(huì)感到它高深莫測(cè)無從下手，這些情況都會(huì)令課堂教學(xué)的效果大打折扣。
本次仿真設(shè)計(jì)的目的就是讓同學(xué)們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過完成一個(gè)涉及MCS—51單片機(jī)都種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標(biāo)板的設(shè)計(jì)與編程應(yīng)用，使學(xué)生不但能夠?qū)⒄n堂上學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，而且能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件、印制電路板等方面的知識(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)在軟件編程、排版調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，為今后能夠獨(dú)立進(jìn)行某些單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)工作打下一定的基礎(chǔ)。
該電子時(shí)鐘不但具有定時(shí)作用還有溫度采集作用。定時(shí)部分可以顯示時(shí)、分、秒，而且用按鍵還可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)整和鬧鈴的設(shè)定。溫度采集部分實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的采集。
在上一學(xué)期進(jìn)行的EDA課程設(shè)計(jì)中，同學(xué)們完成了單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與定時(shí)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。本次綜合實(shí)踐是在此基礎(chǔ)上，焊接制作電路板，完成該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試。待仿真成功后，再將程序燒寫入單片機(jī)中。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個(gè)電子時(shí)鐘系統(tǒng)電路可分為五大部分：中央處理單元（CPU）、電源電路部分、顯示部分、鍵盤輸入部分、溫度采集部分。
2． 1 中央處理單元
CPU選用AT89C—2051對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制：
1）它將定時(shí)數(shù)據(jù)輸出到LED，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的顯示；
2）根據(jù)鍵盤輸入調(diào)用相應(yīng)鍵處理子程序，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)整和鬧鈴的設(shè)定；
3）接收溫度傳感器輸入的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換，然后輸出到2位的LED顯示器顯示出來。
2．2 電源電路部分
在各種電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設(shè)備唯一能量來源，它的設(shè)計(jì)思路是根據(jù)我們以前學(xué)過的模電電子技術(shù)，要想得到我們所要的+6V輸出電壓，就需將交流220V的電壓經(jīng)過變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分。
2．3 顯示部分
顯示部分是整個(gè)電子時(shí)鐘最為重要的部分，它分為時(shí)間的顯示和溫度的顯示兩部分，共需要8位LED顯示器。采用動(dòng)態(tài)顯示方式，所謂動(dòng)態(tài)顯示方式是時(shí)間（或溫度）數(shù)字在LED上一個(gè)一個(gè)逐個(gè)顯示，它是通過位選端控制在哪個(gè)LED上顯示數(shù)字，由于這些LED數(shù)字顯示之間的時(shí)間非常的短，使的人眼看來它們是一起顯示時(shí)間數(shù)字的，并且動(dòng)態(tài)顯示方式所用的接口少，節(jié)省了CPU的管腳。由于端口的問題以及動(dòng)態(tài)顯示方式的優(yōu)越性，在此設(shè)計(jì)的連接方式上采用共陰級(jí)接法。顯示器LED有段選和位選兩個(gè)端口，首先說段選端，它由LED八個(gè)端口構(gòu)成，通過對(duì)這八個(gè)端口輸入的不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)使得它的時(shí)間（或溫度）顯示也不同，從而可以得到我們所要的時(shí)間顯示和溫度。但對(duì)于二十個(gè)管腳的AT89C2051來說，LED八個(gè)段選管腳太多，于是我選用74LS164芯片來擴(kuò)展主芯片的管腳，74LS164是數(shù)據(jù)移位寄存器，還選用了74LS244作為數(shù)據(jù)緩存器。
2．4 鍵盤部分
它是整個(gè)系統(tǒng)中最簡單的部分，根據(jù)功能要求，本系統(tǒng)共需四個(gè)按鍵：功能移位鍵、功能加鍵、功能減鍵、定鬧鍵。并采用獨(dú)立式按鍵。溫度采集部分
此部分選用DS18B20傳感器，主要由四部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。有三個(gè)管腳：DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端。電源有兩種接法：1）遠(yuǎn)端因入；2）寄生電源方式。它是支持“一線總線”接口的溫度傳感器，測(cè)量溫度范圍為-55°C~+125°C，在-10~+85°C范圍內(nèi)，可編程為9位—12位A/D轉(zhuǎn)換精度，工作電壓在3V—5V之間?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。
何為“一線總線”：獨(dú)特的電源和信號(hào)復(fù)合在一起；僅使用一條口線；每個(gè)芯片唯一編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址；簡單的網(wǎng)絡(luò)化的溫度感知；零功耗等待。
結(jié)束語
通過這次的設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到我對(duì)單片機(jī)方面的知識(shí)知道的太少了，對(duì)于書本上的很多知識(shí)還不能靈活運(yùn)用，有很多我們需要掌握的知識(shí)在等著我去學(xué)習(xí)，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)生活中彌補(bǔ)我所缺少的知識(shí)。本次的設(shè)計(jì)使我從中學(xué)到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到我以后的工作中去。在大學(xué)的課堂的學(xué)習(xí)只是在給我們灌輸專業(yè)知識(shí)，而我們應(yīng)把所學(xué)的用到我們現(xiàn)實(shí)的生活中去，此次的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)給我奠定了一個(gè)實(shí)踐基礎(chǔ)，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)、生活中磨練自己，使自己適應(yīng)于以后的競爭。
參考文獻(xiàn)
李建忠主編，單片機(jī)原理及應(yīng)用，西安電子科技大學(xué)出版社，2004