应用技术 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 企业科技与发展 Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ２０１０年第ｌ６期（总第２８６期） ＮＯ．１ ６，２Ｏ １０（ＣｕｍｕｌａｔｉＶｅｌｙ ＮＯ．２８６） 电子时钟仿真实现 简宁 （钦州市计量检定测试所．广西钦州５３５０００） 【擒要】单片计算机即单片微型计算机，由ＲＡ／Ｖｌ、ＲＯＭ、ＣＰＵ构成，是一种集定时、计数功能和多种接口于 体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化领域，而５１系列单片机是单 片机中最具代表性的一种微控制器。 【关键词】单片机；电子时钟；显示时间日历；键盘控制；系统仿真 【中圈分类号１ｕ４４２ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１６７４—０６８８（２０１０）１６—００６５—０２ Ｔｈｅ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｌｏｃｋ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ＪＩＡＮ Ｎｉｎｇ （Ｑｉｎｚｈｏｕ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｏｉｎｚｈｏｕ Ｇｕａｎｇｘｉ ５３５０００） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ（ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ），ｍａｄｅ ｕｐ ｏｆ ＲＡＭ，ＲＯＭ ａｎｄ ＣＰＵ，ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｍｉｃｒｏｅｏｎ～ ｔｒｏｌｌｅｒ ｔｈａｔ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓ ｔｉｍｉｎｇ，ｃｏｕｎｔｉｎｇ ａｎｄ ｖａｆｏｕｓ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ．ｉｔ ｉｓ ｓｍａｌｌ ｉｎ ｓｉｚｅ，ｌｏｗ ｉｎ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｓｔｒｏｎｇ ｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｉｔ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙＡｎｄ ５ １－ｓｅｒｉｅｓ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｍｉｅｒｏｅｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ；ｅｌｅｃｍｍｉｃ ｃｌｏａｋ；ｓｈｏｗ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｃａｌｅｎｄａｒ；ｋｅｙｂｏａＭ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｙｓｔｅｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ １背景 本次电子时钟仿真设计的目的是通过完成一个涉及 ＭＣＳ一５１单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统日标板 ２．３显示部分 显示部分是整个电子时钟最为重要的组成部分，主要动 能为显示时间，需要ｌ６位ＬＥＤ显示器。显示部分采用动态显 示方式。所谓动态 示方式，是指时间（或温度）数字在 ＬＥＤ上被逐个显尔，系统通过位选端控制ＬＥＤ显示数字，南 的设计与编程应用，使大家能够对电子电路、电子元器件等 方面的知识有进～步认识。该电子时钟具有定时作用，定时 于这些ＬＥＤ数字显示之间的时间非常的短，使得人眼看来它 们是一起显示时间数字的。动态显示方式所用的接口少，节 省ＣＰＵ的管脚。由于端口的问题及动态显示方式的优越性， 在此设计的连接方式采用共阴极接法。显示器ＬＥＤ有段选和 位选２个端【］，段选端由ＬＥＤ８个端Ｌ］构成，通过对这８个端 口输入不同的二进制数据使得它显示的时间也不同，从而可 部分可以从高位起分别显示年、月、日、时、分、秒、秒闪 和星期与时间，而且通过器件上的按键还可以实现时间的调 整和闹铃的设定。 ２系统结构 整个电子时钟系统电路可分为四大部分：处理单元 以得到我们昕要的时间显示 （ＣＰＵ）、电源电路部分、显示部分、键盘输入部分。 ２．４键盘部分 键盘部分用４个按键实现时间和定时的操作，操作如下： （１）校时模式时，秒显示的个位显示１表示年的设置，以 此类推则６表示星期的设置。在正常模式下长按ｓｌ至ＬＥＤ２ 亮，表示进入校时模式，需要调校的项目会闪烁，ＬＥＤ２也会 闪烁。首先是年数字闪烁，用ｓ２加ｓ３减，调校完成后再短 按ｓ１进入月的设定，直到设置时间调校完成，再按Ｓ１回到 ２＿１ 处理单元 ＣＰＵ选用ＡＴ ８９Ｃ５２对整个系统进行控制：①它将定时数 据输出到ＬＥＤ，实现时间的显示；②根据键盘输入调用相应 键处理子程序，实现时间的调整和闹铃的设定。 ２＿２电源电路部分 在各种电子设备巾，稳压电源是必不可少的组成部分，它 是电子设备能量的唯一来源，其设计思路依据模电电子技术， 如想得到所要的＋５ Ｖ输出电压，直接接人＋５ Ｖ电源即可。 【作者简介】简宁（１９７４一），男，钦州市计量检定测试所工程师 ＪＦ常模式，秒值归零 （２）闹钟设定模式时，秒显示的个位显示７表示定时时值 的设置，显示８表示定时分值的设置。在正常模式下长按ｓ４ 至ＬＥＤ２亮，进入闹钟设定模式，由ｓ１，ｓ２，ｓ３完成设定， 再按ｓ１定时开始，ＬＥＤ２长亮并回到正常模式。 本程序只实现每天一个闹铃输出。 ３ 电路制作 电子时钟电路系统设计方框图如图１所示。 图１ 电子时钟电路系统设计方框图 根据元器件种类和体积，以及技术要求将其布局在电路板 上的适当位置。可以先从体积较大的器件开始布局，如 ＡＴ８９Ｃ５２、ＬＥＤ数码显示器、７４ＬＳ０４非门、电阻、开关等。 待体积较大的元器件布局好之后，小型的电子元器件就可以根 据间隙面积灵活布置。软件通过Ｃ语言编程，先在Ｋｅｉｌ集成 开发环境下将编好的程序进行编译，并进行调试。调试通过 后，用生成的ＨＥＸ文件在Ｐｒｏｔｅｕｓ进行仿真 ４软件仿真 ４．１仿真器编程 双击计算机系统桌面上的ＩＳＩＳ图标或从“开始／程序 ／Ｐｒｏｔｅｕｓ ７ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ／Ｉｓｉｓ”进入本开发环境。在实验开始时， 要先根据需要选择元器件，并注意元器件放置是否合理。放置 后，对元器件进行排线，连接各元器件的接口。应用Ｋｅｉｌ进 行软件仿真，开发的主要步骤为：编写源程序并保存一建立Ｔ 程并添加源程序一设置＿丁程一编译／汇编、连接、产生目标文 件一程序调试。Ｋｅｉｌ使用 程（Ｐｒｏｊｅｃｔ）的概念，对工程（而 不能对单一的源程序）进行编译／汇编、连接等操作。工程的 建立、设置、编译／汇编及连接产生目标文件的方法非常易于 掌握。首先选择菜单Ｆｉｌｅ—Ｎｅｗ，在源程序编辑器中输入汇编 语言或ｃ语言源程序（或选择Ｆｉｌｅ—Ｏｐｅｎ，直接打开已用其他 编辑器编辑好的源程序文档）并保存，注意保存时必须在文件 名后加上扩展名．ａｓｎｌ；然后选择菜单Ｐｍｊｃｏｔ—Ｎｅｗ Ｐｒｏｊｃｃｔ，建 立新 Ｔ：程并保存（保存时无需加扩展名，也可加上扩展名． ｕｖ２）；＿『＝程保存后会立即弹出一个设备选择对话框，选择ＣＰＵ 后点击“确定”返回主界面。这时工程管理窗口的文件页 （Ｆｉｌｅｓ）会出现“Ｔａｒｇｅｔ１”，将其前面的“＋”号展开，接着选 择Ｓｏｕｒｃｅ Ｇｒｏｕｐ１，右击鼠标弹出快捷菜单，选择“Ａｄｄ Ｆｉｌｅ ｔｏ Ｇｒｏｕｐ‘Ｓｏｕｒｃｅ Ｇｒｏｕｐ１，”，出现一个对话框，要求寻找并 加入源文件（在加入一个源文件后，该对话框不会消失，而是 等待继续加入其他文件）。加入文件后点击“ｃｌｏｓｅ”返回主界 面，展开“Ｓｏｕｒｃｅ Ｇｒｏｕｐ１”前面的“＋”号，就会看到所加入 的文件，然后双击文件名，即可打开该源程序文件。紧接着对 Ｔ程进行设置，选择工程管理窗Ｅｌ的“Ｔａｒｇｅｔ１”，再选择 “Ｐｒｏｊｅｃｔ—Ｏｐｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｔａｒｇｅｔ‘Ｔａｒｇｅｔｌ… （或点右键弹出快捷菜 单后再选择该选项），由此打开Ｔ程属性设置对话框完成设置 工作（共有８个选项卡，主要设置Ｔ作包括在Ｔａｒｇｅｔ选项卡中 设置品振频率，在Ｄｅｂｕｇ选项卡中设置实验仿真板等，如果 要写片，还必须在Ｏｕｔｐｕｔ选项卡中选中“Ｃｒｅａｔ Ｈｅｘ Ｆｉ”； 其他选项卡内容一般可取默认值）。工程设置后按ｆｖ７键（或 点击编译工具栏上相应图标）进行编译／汇编、连接，以及产 生目标文件。 ４．２时钟仿真实现 时钟电路的子程序（时间处理）实现过程：启动程序， 显示器分别显示程序设定时间为：２０１０．０３．２０和０９．５６．００—１ （年、月、日、时、分、秒、星期），其中“一”为闪秒，每闪 次为一秒。秒值累加到６０ ｓ（实际显示５９ ｓ），分值累加， 秒值清０；判断是否到１ ｈ，小时值累加，分值清０。如果时 值累加到２４，星期加１，小时值清０；判断星期周期，星期 复位，据月份不同进行不同处理。１月的处理，如果１月累 计到３１天，则日复１＝、）＝，进位２月；２月的处理，如果是闰年， ２月有２９天，进位３月，否则不是闰年，即２月有２８天， 进位３月；３、４、５、６、７、８、９、１０、１ｌ、ｌ２月的处理依 次类推。日复位、月复位、年加ｌ，设计上限为２０５０年，下 限为２０００年。 中断服务子程序（按键处理）：ＬＥＤ２闪烁，比较键值， 根据键值执行相应的操作并产生操作码用于显示程序的调用， 第一次长按功能键ｓｌ松开后，产生操作码ｌ，在秒个位显示１ 表示设年，２表示设月，３表示设日，４表示设时，５表示设 分，６表示设星期，７表示设定时时位，８表示设定时分位。 ｓ２检测，等待ｓ２松开，ＬＥＤ１亮表示有按键，若ｓ２松开则年 加１，在２０００年至２０５０年之间循环。ｓ３检测，ＬＥＤ１亮表示 有按键，若ｓ３松开则年减１，在２０００年至２０５０年之间循环。 第二次短按功能键ｓ１松开后，产生操作码２表示设月，以下 按键过程大致相同。第三次短按功能键ｓｌ松开后，产生操作 码３表示设日，以下按键过程大致相同。第四次短按功能键 ｓ１，由于校时与闹钟操作要共用时位和分位，所以要判断是什 么操作，如果是闹钟设置，操作码为７表示闹钟设置操作，否 则，４表示佼时操作。第五次短按功能键ｓ１，如果是闹钟设置 操作，保存闹铃时值，操作码为８表示闹钟设置操作分设置。 否则操作码为５表示校时操作分设置。第六次短按功能键ｓｌ， 如果是闹钟设置，该步跳过，ｓ１键值左移指向星期设置，产 （下转第６９页） ６６ 双电源自动切换控制器可精确采集并显示两路 相电压、 相电流、频率、功率等参数，时刻监视两路 相电压，对出 现的电压异常（过压、欠压、缺相）作出准确的判断。 ３．３．３安装方便 双电源自动切换开关（ＡＴＳ）可直接安装于３８０ Ｖ进线 拒，采用嵌入式安装方式与插拔式接线端子，其结构紧凑，安 装十分方便 ４结语 通过对 述２种备闩投方案的分析和比较，小难发现采用 舣电源自动切换开关（Ａ ）备自投方式，可大大提高整个变 图５电源自动切换系统（ＡＴＳ）内部接线 电站站用电供电的可靠性和简便性。双电源自动切换开关 （ＡＴＳ）已在多个变电站站用电系统中得到了实际应用。实践 压、１ 进线和２ 进线的开关佗置来进行主备电源的互相切换。 证明，双电源自动切换开关（ＡＴＳ）原理简单、运行可靠、维 护简便．为站用电备 投方式提供了更优的选择。固 二次接线及动作逻辑简单，这也让运行人员的维护丁作更方 便，供电更加可靠。 ３．３．２供电可靠 双电源自动转换开关是南２个背靠背的负荷一隔离开关 参 考 文 献 『１ Ｊ王锦平．变电所所用电备自投的设计改进＿ｌ１］．电工技术，２００２（５）． 组成，内部兼有电气和机械连锁，很可靠地避免两路电源并 列，提供了两路电源转换的安全隔离。 ［责任编辑：刘新英］ （上接第６６页） 生操作码６表示设星期。短按ｓｌ时启动闹钟或父闭闹钟，如 果启动闹钟，则ＬＥＤ２亮，否则ＬＥＤ２、ＬＥＤ３灭，则关闭闹钟 输Ｈ｛。 社．２（）０４． 参 考 文 献 ［１ 李建忠．单片机原理及应用ｆＭ］．西安：西安电子科技大学出版 ５ 结语 此时钟设计是利用Ｐ ｕ。 仿真软件进行仿真，利用单片 机ＡＴ８９ｃ５２控制实现了钟电路：基本上实现了要求的功能， 该电子时钟实现了时间显爪和闹钟设置功能，该电路有２个 ［２］彭为黄科，雷道仲，等．单片机典型系统设计实例精讲『Ｍ］． 北京：电子工业出版社，２０Ｐ６． ［。］邓红，张越，等·单片机实验与应用设计教程『Ｍ１·北京： 台金 断服务子程序，模式设定键ｓｌ功能移位键、ｓ２功能力ｌ１键、 功能减键、ｓ４设定闹铃键。此外，该电子时钟采用了一个 ＿４ｌ 序实例 蔫 ‘等．Ｍｃ １系列单片机接口电路与应用程 Ｍｊ．北京：北京航空航天大学出版社，１９９Ｌ ［５ 王永军，从玉珍，等．数字逻辑与数字系统［Ｍ］．北京：电子工 ＬＥＤ显示管作为闹铃启动显示 佼准时钟时通过这４个键就 能对时钟的时间、闹铃进行调整，可通过循环调节得到正确的 业出版社１９９９． ［责任编辑：蒙薇］ ６９
