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基于單片機的電子時(shí)鐘設計及仿真分析
單片微型計算機簡(jiǎn)稱(chēng)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(xiě)MCU表示單片機，單片機又稱(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)計算機系統集成到一個(gè)芯片上。下面是小編為你帶來(lái)的基于單片機的電子時(shí)鐘設計及仿真分析 ，歡迎閱讀。
摘要：時(shí)鐘從古至今在人們的生活中都起著(zhù)非常重要的作用，這種工具能讓人準確的掌握一天的時(shí)間。因此無(wú)論在那個(gè)地方，都能夠看到時(shí)鐘的蹤影。傳統的時(shí)鐘運行方式是通過(guò)上發(fā)條的形式來(lái)帶動(dòng)指針轉動(dòng)，或者利用繼電器的形式。隨著(zhù)時(shí)間的不斷推移，人們對于時(shí)間的觀(guān)念也越來(lái)越強，對于時(shí)鐘的技術(shù)要求也就越來(lái)越多。因此，電子時(shí)鐘也就應運而生。文章中我們提出一種基于單片機基礎的電子時(shí)鐘的設計，通過(guò)對于單片機及設計原理的分析來(lái)對其電子時(shí)鐘的運行結構進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：電子時(shí)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(jiǎn)單的意義來(lái)理解，單片機就是一個(gè)很小的電腦，中國有句諺語(yǔ)：“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(huà)的含義。雖然單片機比較小，但是它的內部功能卻和電腦功能有著(zhù)類(lèi)似的模塊，電腦中所有的CPU，并行的總線(xiàn)路，一些存儲部件如硬盤(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單片機的結構
縱觀(guān)以上說(shuō)到的單片機，可以看到，單片機必須要具有運算器，只有進(jìn)行邏輯運算和數字運算，控制器所發(fā)出的所有控制信號都是由運算器所執行的。其次就是控制器，這就相當于人們常常說(shuō)的朝廷里的“決策機構”，起著(zhù)協(xié)調和指揮的作用。累加器A和數據寄存器dr，指令寄存器IR和指令譯碼器構成的主要寄存器，這只是當中的一種，在此就不一一細說(shuō)了。
1.3單片機的應用
在各種案例中可以知道，不同的單片機所帶來(lái)的效果也是不同的，在科技發(fā)展的新時(shí)代，單片機漸漸應用到人們生活的各個(gè)角落。例如智能的管理工廠(chǎng)的柳樹(shù)巷，人性化的控制電梯，各種報警系統與互聯(lián)網(wǎng)結合起來(lái)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構成二級控制系統等。因此單片機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，基本上都具有通信接口，這樣的接口是的與計算將進(jìn)行數據的交換更加快捷方便，為計算機網(wǎng)絡(luò )和通訊設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，動(dòng)車(chē)的無(wú)線(xiàn)通信，亦或者人人手里拿的智能手機。
相對DSP來(lái)說(shuō)價(jià)格低廉，單片機的應用很廣，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(gè)工作原理。因為在低端市場(chǎng)它的應用很廣泛，所以學(xué)好了單片機，也是有很大的用處。應用于各種玩具，燈具，驅動(dòng)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(shí)鐘設計應用案例深入分析
現如今，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HT68F40單片機來(lái)制作的電子時(shí)鐘。第一來(lái)談?wù)劦乃南到y模塊，這個(gè)電子時(shí)鐘主要是由4個(gè)部分構成，分別是的時(shí)鐘模塊、控制模塊、語(yǔ)音模塊和顯示模塊構成（見(jiàn)圖1）。
單片機HT68F40是主要部件，芯片ULN2803和數碼管組成的是顯示模塊；為單片機提供精準的時(shí)間信號的是時(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)音提示信號都來(lái)自單片機。單片機設計為了實(shí)現其功能，往往要進(jìn)行模塊化應用，看似簡(jiǎn)單的電子時(shí)鐘，卻需要類(lèi)似計算機那樣復雜的運行原理。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)行模塊化設計電路，提高了穩定性和計時(shí)精度，降低了單片機的功耗。
不僅僅是HT68F40單片機來(lái)制作的電子時(shí)鐘，在人們眾所周知的AVR單片機也有了質(zhì)的變化數字鐘能長(cháng)時(shí)間、不間斷的工作；同時(shí)還具有穩定性。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(lái)說(shuō)，單片機更容易被攜帶，使用起來(lái)更為方便。與不同類(lèi)型的傳感器相互結合，能夠實(shí)現諸如電壓、頻率、濕度、溫度、速度、長(cháng)度、壓力等大多數物理量的測量。儀表數字化、智能化、微型化也可以通過(guò)采用單片機控制來(lái)實(shí)現，而且采用單片機的效果比采用電子或數字電路更加好還能能增加各種精密設備精密度，提高機器工作能力。
根據數字鐘的定義，通過(guò)采用數字，電路實(shí)現對“時(shí)、分、秒”數字顯示的計時(shí)裝置，現在在我們的日常生活中，辦公過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò )社交中，甚至于大多數的公共場(chǎng)所都得到了普及。不得不說(shuō)，單片機已經(jīng)成為我們日常生活中的必需品。數字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器開(kāi)始得到了廣泛應用，老式鐘表得到淘汰，人們開(kāi)始鐘情于數字鐘的精度。這樣的變化給人們的日常生活帶來(lái)了便利，數字化大大超越原有的報時(shí)功能。
對于傳統MCS5l系列單片機的來(lái)說(shuō)，所有數據處理都依賴(lài)于一個(gè)累加器，這樣的設置會(huì )造成累加器與程序存儲器、數據存儲器之間的數據轉換出現重各種各樣棘手的問(wèn)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(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，從而可以有效的避免累加器的不良反應，提高了該單機片的運行系統性能。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(xiàn)編程接口，而LED等元件這樣的設置能夠從而省去驅動(dòng)電路，從一步從而節約系統所要消耗掉的成本。
3.基于51單片機的電子時(shí)鐘設計仿真分析與研究
3.1單片機的應用仿真分析
以此種單片機為例，這種單片機的電子時(shí)鐘設計的整體的電路基本分為電路內部模塊，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)按鍵的調制來(lái)設計時(shí)間，由數碼管來(lái)顯示時(shí)間。通過(guò)單片機的程序實(shí)際，來(lái)確定不同地方顯示的數字以及內容。而按鍵的功能在于通過(guò)對于不同的按鍵進(jìn)行調節，來(lái)對時(shí)間進(jìn)行設置，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(cháng)按調節鍵可以進(jìn)入不同模式設置，通過(guò)俺的次數不同，可以改變時(shí)間等等。當然，在按鍵方面還有開(kāi)關(guān)的設計。這些原理都是基于單片機的基礎之上的。 模擬電路、數字電路和c語(yǔ)言知識為單片機的3大基礎理論知識。這3大基礎理論知識在對電路設計中著(zhù)起到了極為重要的作用。人們應當牢記這些理論知識，為以后的單片機的應用打下堅實(shí)基礎。對于單機片的學(xué)習是事離不開(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片運用于到電子時(shí)鐘的仿真設計中去。
3.2堅定單片機技術(shù)對于電子時(shí)鐘的研究信心
單片機技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的越來(lái)越迅速，但是真正的學(xué)習單片機的過(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)習開(kāi)發(fā)工具，而理論與實(shí)踐結合的重心則要放在軟件上。軟件上要注重理論和實(shí)踐相結合。單片機不管是對電子時(shí)鐘的開(kāi)發(fā)還是運用于其他的實(shí)體，都需要很強的實(shí)踐性，不斷的實(shí)際去演練，不斷的摸索。
3.3要注重單片機的理論與操作實(shí)踐相結合
單片機最重要的就是編程，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運用到電子時(shí)鐘的設計中，操作起來(lái)是不容易的。要單獨完成一個(gè)可具有操作性的編程是一個(gè)反復測試的結果。一個(gè)程序的形成不僅需要專(zhuān)業(yè)知識，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單片機還是AVR單片機都有了在制作電子時(shí)鐘都帶來(lái)了質(zhì)的改變，而單片機能否給無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)質(zhì)的改變，當然也在于此。
現代的科技在不斷發(fā)展，而單片機體積比較小、重量相對于其他部件來(lái)說(shuō)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(diǎn)，所以它必然受到人們的追捧，如此看來(lái)它在很多的現代技術(shù)發(fā)展方面大有開(kāi)發(fā)前途，不僅僅只是運用在對于電子時(shí)鐘的設計之上。
4.結語(yǔ)
本文通過(guò)實(shí)際案例，對于單片機在電子時(shí)鐘設計中的發(fā)展做出了一個(gè)簡(jiǎn)單的研究，并對此種設計方法的運行結構和模式進(jìn)行分析和探討，通過(guò)對于電子時(shí)鐘的仿真分析得出了有關(guān)于單片機發(fā)展的方式的結論。本文還提出了對于單片機在電子時(shí)鐘中的仿真設計需要注重理論與實(shí)踐相結厶，爭取將此技術(shù)不斷地發(fā)展，讓其不論是在對于電子時(shí)鐘的設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(shí)鐘的結構相對而言比較簡(jiǎn)單，但是說(shuō)出了大概的理論基礎與設計思想，體現出了單片機的優(yōu)越性與可發(fā)展性。在未來(lái)，單機片在先進(jìn)的新技術(shù)領(lǐng)域中的發(fā)展必然勢不可擋。
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