基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)及仿真分析

　　單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫(xiě)MCU表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。下面是小編為你帶來(lái)的基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)及仿真分析 ，歡迎閱讀。

　　摘要：時(shí)鐘從古至今在人們的生活中都起著非常重要的作用，這種工具能讓人準(zhǔn)確的掌握一天的時(shí)間。因此無(wú)論在那個(gè)地方，都能夠看到時(shí)鐘的蹤影。傳統(tǒng)的時(shí)鐘運(yùn)行方式是通過(guò)上發(fā)條的形式來(lái)帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，或者利用繼電器的形式。隨著時(shí)間的不斷推移，人們對(duì)于時(shí)間的觀念也越來(lái)越強(qiáng)，對(duì)于時(shí)鐘的技術(shù)要求也就越來(lái)越多。因此，電子時(shí)鐘也就應(yīng)運(yùn)而生。文章中我們提出一種基于單片機(jī)基礎(chǔ)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)于單片機(jī)及設(shè)計(jì)原理的分析來(lái)對(duì)其電子時(shí)鐘的運(yùn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討。

　　關(guān)鍵詞：電子時(shí)鐘；單片機(jī)；仿真分析

　　1.單片機(jī)的概念及其運(yùn)用

　　1.1單機(jī)片的概念

　　從簡(jiǎn)單的意義來(lái)理解，單片機(jī)就是一個(gè)很小的電腦，中國(guó)有句諺語(yǔ)：“麻雀雖小，五臟俱全”，而單片機(jī)的運(yùn)用就正在一定程度上詮釋了這句話(huà)的含義。雖然單片機(jī)比較小，但是它的內(nèi)部功能卻和電腦功能有著類(lèi)似的模塊，電腦中所有的CPU，并行的總線(xiàn)路，一些存儲(chǔ)部件如硬盤(pán)等等它也都是有的。但是相較于電腦而言它的這些功能的不同之處在于，它的這些部件性能都相對(duì)而言是比較低的，它的性能非常低低，價(jià)格也低，這種單片機(jī)基本不超過(guò)10元，但這并不能阻止它的功能，控制部分的核心部件就是它。

　　1.2單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

　　縱觀以上說(shuō)到的單片機(jī)，可以看到，單片機(jī)必須要具有運(yùn)算器，只有進(jìn)行邏輯運(yùn)算和數(shù)字運(yùn)算，控制器所發(fā)出的所有控制信號(hào)都是由運(yùn)算器所執(zhí)行的。其次就是控制器，這就相當(dāng)于人們常常說(shuō)的朝廷里的“決策機(jī)構(gòu)”，起著協(xié)調(diào)和指揮的作用。累加器A和數(shù)據(jù)寄存器dr，指令寄存器IR和指令譯碼器構(gòu)成的主要寄存器，這只是當(dāng)中的一種，在此就不一一細(xì)說(shuō)了。

　　1.3單片機(jī)的應(yīng)用

　　在各種案例中可以知道，不同的單片機(jī)所帶來(lái)的效果也是不同的，在科技發(fā)展的新時(shí)代，單片機(jī)漸漸應(yīng)用到人們生活的各個(gè)角落。例如智能的管理工廠的柳樹(shù)巷，人性化的控制電梯，各種報(bào)警系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。因此單片機(jī)的使用將給人們的互聯(lián)網(wǎng)生活帶來(lái)質(zhì)的變化。在網(wǎng)上或者實(shí)體店兜售的單片機(jī)，基本上都具有通信接口，這樣的接口是的與計(jì)算將進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換更加快捷方便，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊設(shè)備之間架起一座溝通的橋梁，提供了一個(gè)物質(zhì)交流接口，無(wú)論是電話(huà)，還是程控交換機(jī)，動(dòng)車(chē)的無(wú)線(xiàn)通信，亦或者人人手里拿的智能手機(jī)。

　　相對(duì)DSP來(lái)說(shuō)價(jià)格低廉，單片機(jī)的應(yīng)用很廣，而且DSP是一種與眾不同的單片機(jī)，所以首先要學(xué)單片機(jī)的一個(gè)工作原理。因?yàn)樵诘投耸袌?chǎng)它的應(yīng)用很廣泛，所以學(xué)好了單片機(jī)，也是有很大的用處。應(yīng)用于各種玩具，燈具，驅(qū)動(dòng)電路等，單片機(jī)具有良好的商業(yè)前景。

　　2.基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)應(yīng)用案例深入分析

　　現(xiàn)如今，我國(guó)的科技不斷地在發(fā)展，單片機(jī)的運(yùn)用也更加的廣泛。首先必須要提的是依據(jù)HT68F40單片機(jī)來(lái)制作的電子時(shí)鐘。第一來(lái)談?wù)劦乃�的系統(tǒng)模塊，這個(gè)電子時(shí)鐘主要是由4個(gè)部分構(gòu)成，分別是的時(shí)鐘模塊、控制模塊、語(yǔ)音模塊和顯示模塊構(gòu)成（見(jiàn)圖1）。

　　單片機(jī)HT68F40是主要部件，芯片ULN2803和數(shù)碼管組成的是顯示模塊；為單片機(jī)提供精準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)的是時(shí)鐘芯片DSl320；語(yǔ)音芯片YF017為語(yǔ)音模塊的核心，所發(fā)出的語(yǔ)音提示信號(hào)都來(lái)自單片機(jī)。單片機(jī)設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)其功能，往往要進(jìn)行模塊化應(yīng)用，看似簡(jiǎn)單的電子時(shí)鐘，卻需要類(lèi)似計(jì)算機(jī)那樣復(fù)雜的運(yùn)行原理。在這款程序中，4個(gè)模式源程序均用c語(yǔ)言編寫(xiě)：DSl302為它的電子時(shí)鐘計(jì)時(shí)，大大提高精確度，電路的簡(jiǎn)化是通過(guò)各部分用集成芯片進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)電路，提高了穩(wěn)定性和計(jì)時(shí)精度，降低了單片機(jī)的功耗。

　　不僅僅是HT68F40單片機(jī)來(lái)制作的電子時(shí)鐘，在人們眾所周知的AVR單片機(jī)也有了質(zhì)的變化數(shù)字鐘能長(zhǎng)時(shí)間、不間斷的工作；同時(shí)還具有穩(wěn)定性。然而它的小體積低功耗又成為它的另一特色，不光如此，對(duì)于人們來(lái)說(shuō)，單片機(jī)更容易被攜帶，使用起來(lái)更為方便。與不同類(lèi)型的傳感器相互結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)諸如電壓、頻率、濕度、溫度、速度、長(zhǎng)度、壓力等大多數(shù)物理量的測(cè)量。儀表數(shù)字化、智能化、微型化也可以通過(guò)采用單片機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且采用單片機(jī)的效果比采用電子或數(shù)字電路更加好還能能增加各種精密設(shè)備精密度，提高機(jī)器工作能力。

　　根據(jù)數(shù)字鐘的定義，通過(guò)采用數(shù)字，電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)、分、秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，現(xiàn)在在我們的日常生活中，辦公過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)社交中，甚至于大多數(shù)的公共場(chǎng)所都得到了普及。不得不說(shuō)，單片機(jī)已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ�活中的必需品。�?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器開(kāi)始得到了廣泛應(yīng)用，老式鐘表得到淘汰，人們開(kāi)始鐘情于數(shù)字鐘的精度。這樣的變化給人們的日常生活帶來(lái)了便利，數(shù)字化大大超越原有的報(bào)時(shí)功能。

　　對(duì)于傳統(tǒng)MCS5l系列單片機(jī)的來(lái)說(shuō)，所有數(shù)據(jù)處理都依賴(lài)于一個(gè)累加器，這樣的設(shè)置會(huì)造成累加器與程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換出現(xiàn)重各種各樣棘手的問(wèn)題，因此就成了單片機(jī)的瓶頸。AVR單片機(jī)單單寄存器就是有由32個(gè)通用工作寄存器組成，人們所需要的累加器，任何一個(gè)寄存器都能充當(dāng)，從而可以有效的避免累加器的不良反應(yīng)，提高了該單機(jī)片的運(yùn)行系統(tǒng)性能。具有良好的集成性能是AVR單片機(jī)的特色之一，其中的Mega系列還具備JTAG仿真和下載功能他們還都具備在線(xiàn)編程接口，而LED等元件這樣的設(shè)置能夠從而省去驅(qū)動(dòng)電路，從一步從而節(jié)約系統(tǒng)所要消耗掉的成本。

　　3.基于51單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)仿真分析與研究

　　3.1單片機(jī)的應(yīng)用仿真分析

　　以此種單片機(jī)為例，這種單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)的整體的電路基本分為電路內(nèi)部模塊，電路顯示模塊和電子時(shí)鐘的按鍵這一模塊。電子時(shí)鐘主要是通過(guò)按鍵的調(diào)制來(lái)設(shè)計(jì)時(shí)間，由數(shù)碼管來(lái)顯示時(shí)間。通過(guò)單片機(jī)的程序?qū)嶋H，來(lái)確定不同地方顯示的數(shù)字以及內(nèi)容。而按鍵的功能在于通過(guò)對(duì)于不同的按鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)，來(lái)對(duì)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，時(shí)鐘不超過(guò)12分鐘和秒鐘不差過(guò)60，通過(guò)按鍵的程序不同，例如長(zhǎng)按調(diào)節(jié)鍵可以進(jìn)入不同模式設(shè)置，通過(guò)俺的次數(shù)不同，可以改變時(shí)間等等。當(dāng)然，在按鍵方面還有開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)。這些原理都是基于單片機(jī)的基礎(chǔ)之上的。   模擬電路、數(shù)字電路和c語(yǔ)言知識(shí)為單片機(jī)的3大基礎(chǔ)理論知識(shí)。這3大基礎(chǔ)理論知識(shí)在對(duì)電路設(shè)計(jì)中著起到了極為重要的作用。人們應(yīng)當(dāng)牢記這些理論知識(shí)，為以后的單片機(jī)的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。對(duì)于單機(jī)片的學(xué)習(xí)是事離不開(kāi)c語(yǔ)言和VB等編程的。只有掌握了這些技術(shù)，則能夠更好的將單機(jī)片運(yùn)用于到電子時(shí)鐘的仿真設(shè)計(jì)中去。

　　3.2堅(jiān)定單片機(jī)技術(shù)對(duì)于電子時(shí)鐘的研究信心

　　單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的越來(lái)越迅速，但是真正的學(xué)習(xí)單片機(jī)的過(guò)程，是艱難的。開(kāi)發(fā)研究者在硬件上要有一套完整的學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)工具，而理論與實(shí)踐結(jié)合的重心則要放在軟件上。軟件上要注重理論和實(shí)踐相結(jié)合。單片機(jī)不管是對(duì)電子時(shí)鐘的開(kāi)發(fā)還是運(yùn)用于其他的實(shí)體，都需要很強(qiáng)的實(shí)踐性，不斷的實(shí)際去演練，不斷的摸索。

　　3.3要注重單片機(jī)的理論與操作實(shí)踐相結(jié)合

　　單片機(jī)最重要的就是編程，在書(shū)本上看編程總是那么的簡(jiǎn)單，但是真正的將單片機(jī)運(yùn)用到電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)中，操作起來(lái)是不容易的。要單獨(dú)完成一個(gè)可具有操作性的編程是一個(gè)反復(fù)測(cè)試的結(jié)果。一個(gè)程序的形成不僅需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)，個(gè)人的想法更想的重要，必須在編程中融入個(gè)^的創(chuàng)意與思路。創(chuàng)意和思路這往往決定了單機(jī)片所發(fā)明的物品是否能成功的關(guān)鍵。無(wú)論是HT68F40單片機(jī)還是AVR單片機(jī)都有了在制作電子時(shí)鐘都帶來(lái)了質(zhì)的改變，而單片機(jī)能否給無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)質(zhì)的改變，當(dāng)然也在于此。

　　現(xiàn)代的科技在不斷發(fā)展，而單片機(jī)體積比較小、重量相對(duì)于其他部件來(lái)說(shuō)很輕、抗干擾能力強(qiáng)，并且它對(duì)環(huán)境要求不是特別高，擁有如此多的優(yōu)點(diǎn)，所以它必然受到人們的追捧，如此看來(lái)它在很多的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展方面大有開(kāi)發(fā)前途，不僅僅只是運(yùn)用在對(duì)于電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)之上。

　　4.結(jié)語(yǔ)

　　本文通過(guò)實(shí)際案例，對(duì)于單片機(jī)在電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)中的發(fā)展做出了一個(gè)簡(jiǎn)單的研究，并對(duì)此種設(shè)計(jì)方法的運(yùn)行結(jié)構(gòu)和模式進(jìn)行分析和探討，通過(guò)對(duì)于電子時(shí)鐘的仿真分析得出了有關(guān)于單片機(jī)發(fā)展的方式的結(jié)論。本文還提出了對(duì)于單片機(jī)在電子時(shí)鐘中的仿真設(shè)計(jì)需要注重理論與實(shí)踐相結(jié)厶，爭(zhēng)取將此技術(shù)不斷地發(fā)展，讓其不論是在對(duì)于電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)方面還是對(duì)于其他的科技方面都可以不斷地創(chuàng)新。本文中所提到的電子時(shí)鐘的結(jié)構(gòu)相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單，但是說(shuō)出了大概的理論基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)思想，體現(xiàn)出了單片機(jī)的優(yōu)越性與可發(fā)展性。在未來(lái)，單機(jī)片在先進(jìn)的新技術(shù)領(lǐng)域中的發(fā)展必然勢(shì)不可擋。

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