基于Proteus的单片机计时器设计

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一、引言
         
        计时器广泛应用于日常生活和自动化工业控制中。近年来随着单片机在实时检测和自动控制系统中的应用，它的优势越发突出。利用单片机制作的计时器，使其更加智能化。
       
        利用单片机制作的计时器更加智能化，当计时停止时，可发出声光报警进行提示。本系统采用Proteus与Keil软件结合构建实验平台。首先在计算机上利用Proteus制作硬件电路原理图;接着使用Keil软件编制程序，完成系统的软件设计;最后将程序编译生成的代码文件载入到单片机中，执行仿真功能便可以在计算机中上看到最终的运行效果。这种设计方法既可以很好的模拟电路的运行效果又可以大大的降低设计成本、缩短设计周期，是一种非常方便的设计方法。
       
        二、工作原理
       
        本系统采用单片机控制实现精确计时，最小计时单位为秒，计时最大值为24小时。电路闲置时，屏幕无显示，以最大限度节省电能。若按下启动按钮，系统便开始计时。计时时间会显示在8位数码管构成的显示屏上。当按下停止按钮时，系统停止计时，并且触发由发光二极管和蜂鸣器构成的声光报警电路，提示时间已到。
       
        此时显示屏锁定在当前时间即已用时间，以备用户查看。按下复位按钮后，计时器停止报警并且关断显示，系统停止工作。
       
        下次计时可以按下启动按钮重新开始。
       
        三、硬件设计
       
        计时器工作原理图如图1所示，它以单片机AT89C51为核心，由单片机最小应用系统、数码管显示电路、按钮控制电路和声光报警电路几部分组成。数码管显示电路用于显示计时时间，由8位共阳极数码管及驱动电路组成，采用动态扫描显示以简化硬件设计和降低生产成本;按钮控制电路包括启动和停止两个按钮，以实现计时器的启动和停止控制;声光报警电路用于实现计时停止时的报警提示，由一位发光二极管和蜂鸣器组成，如图2所示。
       
       
        四、软件设计
       
        程序设计采用模块化编程方法。软件由主程序、子程序和定时中断服务程序组成。主程序和子程序完成按键扫描、显示、声光报警功能;定时中断服务程序用于实现计时功能，并实时更新显示数据。
       
        程序流程图如图3所示：
       
       
        其主程序和主要部分子程序如下：
         
         
       
        五、仿真调试
       
        采用Proteus与Keil软件结合构建实验平台，既可以很好的模拟电路的运行效果又可以大大的降低设计成本、缩短设计周期。具体步骤如下：
       
        1.在计算机上利用Proteus软件制作硬件电路原理图
       
        Proteus是世界上着名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真及一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持几乎所有的单片机。编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。Proteus中提供了非常丰富的元件与部件，可以轻而易举完成电路原理图的编辑。
       
        在Proteus中新建一个文件，依次添加原理图中的元件进行电路绘制。当载入已编译好的目标代码文件：*.HEX,可以在Proteus的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。
       
        2.使用Keil软件编制程序，完成系统的软件设计
       
        Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。特别是使用C语言编程，性能尤为突出。
       
        在Keil中新建一个工程，输入程序。
       
        程序调试时除了可以使用Keil的软件仿真功能，也可以启动Keil与Proteus联合仿真功能。联调后，Proteus中的电路便会随之一起启动。Keil中的一个操作，如单步运行、全速运行、复位等，在Proteus电路中都会有所对应。
       
        3.将程序编译生成的代码文件载入到单片机
       
        进入Proteus界面，双击单片机AT89c51,弹出“编辑元件属性”对话框，在“ProgramFile”栏中选择要加载的代码文件，然后点击确定。如图4所示。
       
       
        最后点击软件左下角的“运行”控制按钮，以执行仿真功能。
       
        按要求进行控制便可以在电路中上看到最终的运行效果。如图5所示。
       
       
        六、结束语
       
        利用单片机制作的计时器通过程序控制使其更加智能化，且具有很好的性价比。采用Proteus与Keil软件结合构建实验平台进行系统设计，既可以很好的模拟电路的运行效果又可以大大的降低设计成本、缩短设计周期，对单片机系统设计有很大的帮助。