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基于單片機的電子時鐘設(shè)計及仿真分析
單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。下面是小編為你帶來的基于單片機的電子時鐘設(shè)計及仿真分析 ，歡迎閱讀。
摘要：時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)確的掌握一天的時間。因此無論在那個地方，都能夠看到時鐘的蹤影。傳統(tǒng)的時鐘運行方式是通過上發(fā)條的形式來帶動指針轉(zhuǎn)動，或者利用繼電器的形式。隨著時間的不斷推移，人們對于時間的觀念也越來越強，對于時鐘的技術(shù)要求也就越來越多。因此，電子時鐘也就應(yīng)運而生。文章中我們提出一種基于單片機基礎(chǔ)的電子時鐘的設(shè)計，通過對于單片機及設(shè)計原理的分析來對其電子時鐘的運行結(jié)構(gòu)進行探討。
關(guān)鍵詞：電子時鐘；單片機；仿真分析
1.單片機的概念及其運用
1.1單機片的概念
從簡單的意義來理解，單片機就是一個很小的電腦，中國有句諺語：“麻雀雖小，五臟俱全”，而單片機的運用就正在一定程度上詮釋了這句話的含義。雖然單片機比較小，但是它的內(nèi)部功能卻和電腦功能有著類似的模塊，電腦中所有的CPU，并行的總線路，一些存儲部件如硬盤等等它也都是有的。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而言是比較低的，它的性能非常低低，價格也低，這種單片機基本不超過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單片機的結(jié)構(gòu)
縱觀以上說到的單片機，可以看到，單片機必須要具有運算器，只有進行邏輯運算和數(shù)字運算，控制器所發(fā)出的所有控制信號都是由運算器所執(zhí)行的。其次就是控制器，這就相當(dāng)于人們常常說的朝廷里的“決策機構(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)說了。
1.3單片機的應(yīng)用
在各種案例中可以知道，不同的單片機所帶來的效果也是不同的，在科技發(fā)展的新時代，單片機漸漸應(yīng)用到人們生活的各個角落。例如智能的管理工廠的柳樹巷，人性化的控制電梯，各種報警系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。因此單片機的使用將給人們的互聯(lián)網(wǎng)生活帶來質(zhì)的變化。在網(wǎng)上或者實體店兜售的單片機，基本上都具有通信接口，這樣的接口是的與計算將進行數(shù)據(jù)的交換更加快捷方便，為計算機網(wǎng)絡(luò)和通訊設(shè)備之間架起一座溝通的橋梁，提供了一個物質(zhì)交流接口，無論是電話，還是程控交換機，動車的無線通信，亦或者人人手里拿的智能手機。
相對DSP來說價格低廉，單片機的應(yīng)用很廣，而且DSP是一種與眾不同的單片機，所以首先要學(xué)單片機的一個工作原理。因為在低端市場它的應(yīng)用很廣泛，所以學(xué)好了單片機，也是有很大的用處。應(yīng)用于各種玩具，燈具，驅(qū)動電路等，單片機具有良好的商業(yè)前景。
2.基于單片機的電子時鐘設(shè)計應(yīng)用案例深入分析
現(xiàn)如今，我國的科技不斷地在發(fā)展，單片機的運用也更加的廣泛。首先必須要提的是依據(jù)HT68F40單片機來制作的電子時鐘。第一來談?wù)劦乃南到y(tǒng)模塊，這個電子時鐘主要是由4個部分構(gòu)成，分別是的時鐘模塊、控制模塊、語音模塊和顯示模塊構(gòu)成（見圖1）。
單片機HT68F40是主要部件，芯片ULN2803和數(shù)碼管組成的是顯示模塊；為單片機提供精準(zhǔn)的時間信號的是時鐘芯片DSl320；語音芯片YF017為語音模塊的核心，所發(fā)出的語音提示信號都來自單片機。單片機設(shè)計為了實現(xiàn)其功能，往往要進行模塊化應(yīng)用，看似簡單的電子時鐘，卻需要類似計算機那樣復(fù)雜的運行原理。在這款程序中，4個模式源程序均用c語言編寫：DSl302為它的電子時鐘計時，大大提高精確度，電路的簡化是通過各部分用集成芯片進行模塊化設(shè)計電路，提高了穩(wěn)定性和計時精度，降低了單片機的功耗。
不僅僅是HT68F40單片機來制作的電子時鐘，在人們眾所周知的AVR單片機也有了質(zhì)的變化數(shù)字鐘能長時間、不間斷的工作；同時還具有穩(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，對于人們來說，單片機更容易被攜帶，使用起來更為方便。與不同類型的傳感器相互結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)諸如電壓、頻率、濕度、溫度、速度、長度、壓力等大多數(shù)物理量的測量。儀表數(shù)字化、智能化、微型化也可以通過采用單片機控制來實現(xiàn)，而且采用單片機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，提高機器工作能力。
根據(jù)數(shù)字鐘的定義，通過采用數(shù)字，電路實現(xiàn)對“時、分、秒”數(shù)字顯示的計時裝置，現(xiàn)在在我們的日常生活中，辦公過程中，網(wǎng)絡(luò)社交中，甚至于大多數(shù)的公共場所都得到了普及。不得不說，單片機已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵�。�?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器開始得到了廣泛應(yīng)用，老式鐘表得到淘汰，人們開始鐘情于數(shù)字鐘的精度。這樣的變化給人們的日常生活帶來了便利，數(shù)字化大大超越原有的報時功能。
對于傳統(tǒng)MCS5l系列單片機的來說，所有數(shù)據(jù)處理都依賴于一個累加器，這樣的設(shè)置會造成累加器與程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換出現(xiàn)重各種各樣棘手的問題，因此就成了單片機的瓶頸。AVR單片機單單寄存器就是有由32個通用工作寄存器組成，人們所需要的累加器，任何一個寄存器都能充當(dāng)，從而可以有效的避免累加器的不良反應(yīng)，提高了該單機片的運行系統(tǒng)性能。具有良好的集成性能是AVR單片機的特色之一，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編程接口，而LED等元件這樣的設(shè)置能夠從而省去驅(qū)動電路，從一步從而節(jié)約系統(tǒng)所要消耗掉的成本。
3.基于51單片機的電子時鐘設(shè)計仿真分析與研究
3.1單片機的應(yīng)用仿真分析
以此種單片機為例，這種單片機的電子時鐘設(shè)計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鐘的按鍵這一模塊。電子時鐘主要是通過按鍵的調(diào)制來設(shè)計時間，由數(shù)碼管來顯示時間。通過單片機的程序?qū)嶋H，來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對于不同的按鍵進行調(diào)節(jié)，來對時間進行設(shè)置，時鐘不超過12分鐘和秒鐘不差過60，通過按鍵的程序不同，例如長按調(diào)節(jié)鍵可以進入不同模式設(shè)置，通過俺的次數(shù)不同，可以改變時間等等。當(dāng)然，在按鍵方面還有開關(guān)的設(shè)計。這些原理都是基于單片機的基礎(chǔ)之上的。 模擬電路、數(shù)字電路和c語言知識為單片機的3大基礎(chǔ)理論知識。這3大基礎(chǔ)理論知識在對電路設(shè)計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，為以后的單片機的應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。對于單機片的學(xué)習(xí)是事離不開c語言和VB等編程的。只有掌握了這些技術(shù)，則能夠更好的將單機片運用于到電子時鐘的仿真設(shè)計中去。
3.2堅定單片機技術(shù)對于電子時鐘的研究信心
單片機技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的越來越迅速，但是真正的學(xué)習(xí)單片機的過程，是艱難的。開發(fā)研究者在硬件上要有一套完整的學(xué)習(xí)開發(fā)工具，而理論與實踐結(jié)合的重心則要放在軟件上。軟件上要注重理論和實踐相結(jié)合。單片機不管是對電子時鐘的開發(fā)還是運用于其他的實體，都需要很強的實踐性，不斷的實際去演練，不斷的摸索。
3.3要注重單片機的理論與操作實踐相結(jié)合
單片機最重要的就是編程，在書本上看編程總是那么的簡單，但是真正的將單片機運用到電子時鐘的設(shè)計中，操作起來是不容易的。要單獨完成一個可具有操作性的編程是一個反復(fù)測試的結(jié)果。一個程序的形成不僅需要專業(yè)知識，個人的想法更想的重要，必須在編程中融入個^的創(chuàng)意與思路。創(chuàng)意和思路這往往決定了單機片所發(fā)明的物品是否能成功的關(guān)鍵。無論是HT68F40單片機還是AVR單片機都有了在制作電子時鐘都帶來了質(zhì)的改變，而單片機能否給無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來質(zhì)的改變，當(dāng)然也在于此。
現(xiàn)代的科技在不斷發(fā)展，而單片機體積比較小、重量相對于其他部件來說很輕、抗干擾能力強，并且它對環(huán)境要求不是特別高，擁有如此多的優(yōu)點，所以它必然受到人們的追捧，如此看來它在很多的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展方面大有開發(fā)前途，不僅僅只是運用在對于電子時鐘的設(shè)計之上。
4.結(jié)語
本文通過實際案例，對于單片機在電子時鐘設(shè)計中的發(fā)展做出了一個簡單的研究，并對此種設(shè)計方法的運行結(jié)構(gòu)和模式進行分析和探討，通過對于電子時鐘的仿真分析得出了有關(guān)于單片機發(fā)展的方式的結(jié)論。本文還提出了對于單片機在電子時鐘中的仿真設(shè)計需要注重理論與實踐相結(jié)厶，爭取將此技術(shù)不斷地發(fā)展，讓其不論是在對于電子時鐘的設(shè)計方面還是對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鐘的結(jié)構(gòu)相對而言比較簡單，但是說出了大概的理論基礎(chǔ)與設(shè)計思想，體現(xiàn)出了單片機的優(yōu)越性與可發(fā)展性。在未來，單機片在先進的新技術(shù)領(lǐng)域中的發(fā)展必然勢不可擋。
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