基于Proteus的單片機計時(shí)器設計

一、引言

計時(shí)器廣泛應用于日常生活和自動(dòng)化工業(yè)控制中。近年來(lái)隨著(zhù)單片機在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制系統中的應用，它的優(yōu)勢越發(fā)突出。利用單片機制作的計時(shí)器，使其更加智能化。

利用單片機制作的計時(shí)器更加智能化，當計時(shí)停止時(shí)，可發(fā)出聲光報警進(jìn)行提示。本系統采用Proteus與Keil軟件結合構建實(shí)驗平臺。首先在計算機上利用Proteus制作硬件電路原理圖;接著(zhù)使用Keil軟件編制程序，完成系統的軟件設計;最后將程序編譯生成的代碼文件載入到單片機中，執行仿真功能便可以在計算機中上看到最終的運行效果。這種設計方法既可以很好的模擬電路的運行效果又可以大大的降低設計成本、縮短設計周期，是一種非常方便的設計方法。

二、工作原理

本系統采用單片機控制實(shí)現精確計時(shí)，最小計時(shí)單位為秒，計時(shí)最大值為24小時(shí)。電路閑置時(shí)，屏幕無(wú)顯示，以最大限度節省電能。若按下啟動(dòng)按鈕，系統便開(kāi)始計時(shí)。計時(shí)時(shí)間會(huì )顯示在8位數碼管構成的顯示屏上。當按下停止按鈕時(shí)，系統停止計時(shí)，并且觸發(fā)由發(fā)光二極管和蜂鳴器構成的聲光報警電路，提示時(shí)間已到。

此時(shí)顯示屏鎖定在當前時(shí)間即已用時(shí)間，以備用戶(hù)查看。按下復位按鈕后，計時(shí)器停止報警并且關(guān)斷顯示，系統停止工作。

下次計時(shí)可以按下啟動(dòng)按鈕重新開(kāi)始。

三、硬件設計

計時(shí)器工作原理圖如圖1所示，它以單片機AT89C51為核心，由單片機最小應用系統、數碼管顯示電路、按鈕控制電路和聲光報警電路幾部分組成。數碼管顯示電路用于顯示計時(shí)時(shí)間，由8位共陽(yáng)極數碼管及驅動(dòng)電路組成，采用動(dòng)態(tài)掃描顯示以簡(jiǎn)化硬件設計和降低生產(chǎn)成本;按鈕控制電路包括啟動(dòng)和停止兩個(gè)按鈕，以實(shí)現計時(shí)器的啟動(dòng)和停止控制;聲光報警電路用于實(shí)現計時(shí)停止時(shí)的報警提示，由一位發(fā)光二極管和蜂鳴器組成，如圖2所示。

四、軟件設計

程序設計采用模塊化編程方法。軟件由主程序、子程序和定時(shí)中斷服務(wù)程序組成。主程序和子程序完成按鍵掃描、顯示、聲光報警功能;定時(shí)中斷服務(wù)程序用于實(shí)現計時(shí)功能，并實(shí)時(shí)更新顯示數據。

程序流程圖如圖3所示：

其主程序和主要部分子程序如下：

五、仿真調試

采用Proteus與Keil軟件結合構建實(shí)驗平臺，既可以很好的模擬電路的運行效果又可以大大的降低設計成本、縮短設計周期。具體步驟如下：

1.在計算機上利用Proteus軟件制作硬件電路原理圖

Proteus是世界上著(zhù)名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真及一鍵切換到PCB設計，真正實(shí)現了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持幾乎所有的單片機。編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Proteus中提供了非常豐富的元件與部件，可以輕而易舉完成電路原理圖的編輯。

在Proteus中新建一個(gè)文件，依次添加原理圖中的元件進(jìn)行電路繪制。當載入已編譯好的目標代碼文件：*.HEX,可以在Proteus的原理圖中看到模擬的實(shí)物運行狀態(tài)和過(guò)程。

2.使用Keil軟件編制程序，完成系統的軟件設計

Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強大的仿真調試器等在內的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部分組合在一起。特別是使用C語(yǔ)言編程，性能尤為突出。

在Keil中新建一個(gè)工程，輸入程序。

程序調試時(shí)除了可以使用Keil的軟件仿真功能，也可以啟動(dòng)Keil與Proteus聯(lián)合仿真功能。聯(lián)調后，Proteus中的電路便會(huì )隨之一起啟動(dòng)。Keil中的一個(gè)操作，如單步運行、全速運行、復位等，在Proteus電路中都會(huì )有所對應。

3.將程序編譯生成的代碼文件載入到單片機

進(jìn)入Proteus界面，雙擊單片機AT89c51,彈出“編輯元件屬性”對話(huà)框，在“ProgramFile”欄中選擇要加載的代碼文件，然后點(diǎn)擊確定。如圖4所示。

最后點(diǎn)擊軟件左下角的“運行”控制按鈕，以執行仿真功能。

按要求進(jìn)行控制便可以在電路中上看到最終的運行效果。如圖5所示。

六、結束語(yǔ)

利用單片機制作的計時(shí)器通過(guò)程序控制使其更加智能化，且具有很好的性?xún)r(jià)比。采用Proteus與Keil軟件結合構建實(shí)驗平臺進(jìn)行系統設計，既可以很好的模擬電路的運行效果又可以大大的降低設計成本、縮短設計周期，對單片機系統設計有很大的幫助。