基於單片機的電子時鐘設計及仿真分析

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集成到一個芯片上。下面是小編爲你帶來的基於單片機的電子時鐘設計及仿真分析 ，歡迎閱讀。

摘要：時鐘從古至今在人們的生活中都起着非常重要的作用，這種工具能讓人準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。傳統的時鐘運行方式是通過上發條的形式來帶動指針轉動，或者利用繼電器的形式。隨着時間的不斷推移，人們對於時間的觀念也越來越強，對於時鐘的技術要求也就越來越多。因此，電子時鐘也就應運而生。文章中我們提出一種基於單片機基礎的電子時鐘的設計，通過對於單片機及設計原理的分析來對其電子時鐘的運行結構進行探討。

關鍵詞：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，但是它的內部功能卻和電腦功能有着類似的模塊，電腦中所有的CPU，並行的總線路，一些存儲部件如硬盤等等它也都是有的。但是相較於電腦而言它的這些功能的不同之處在於，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，但這並不能阻止它的功能，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字運算，控制器所發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，這就相當於人們常常說的朝廷裏的“決策機構”，起着協調和指揮的作用。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的效果也是不同的，在科技發展的新時代，單片機漸漸應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，各種報警系統與互聯網結合起來，與計算機聯網構成二級控制系統等。因此單片機的使用將給人們的互聯網生活帶來質的變化。在網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據的交換更加快捷方便，爲計算機網絡和通訊設備之間架起一座溝通的橋樑，提供了一個物質交流接口，無論是電話，還是程控交換機，動車的無線通信，亦或者人人手裏拿的智能手機。

相對DSP來說價格低廉，單片機的應用很廣，而且DSP是一種與衆不同的單片機，所以首先要學單片機的一個工作原理。因爲在低端市場它的應用很廣泛，所以學好了單片機，也是有很大的用處。應用於各種玩具，燈具，驅動電路等，單片機具有良好的商業前景。

2.基於單片機的電子時鐘設計應用案例深入分析

現如今，我國的科技不斷地在發展，單片機的運用也更加的廣泛。首先必須要提的是依據HT68F40單片機來製作的電子時鐘。第一來談談的它的系統模塊，這個電子時鐘主要是由4個部分構成，分別是的時鐘模塊、控制模塊、語音模塊和顯示模塊構成（見圖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；爲單片機提供精準的時間信號的是時鐘芯片DSl320；語音芯片YF017爲語音模塊的核心，所發出的語音提示信號都來自單片機。單片機設計爲了實現其功能，往往要進行模塊化應用，看似簡單的電子時鐘，卻需要類似計算機那樣複雜的運行原理。在這款程序中，4個模式源程序均用c語言編寫：DSl302爲它的電子時鐘計時，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計電路，提高了穩定性和計時精度，降低了單片機的功耗。

不僅僅是HT68F40單片機來製作的電子時鐘，在人們衆所周知的AVR單片機也有了質的變化數字鐘能長時間、不間斷的工作；同時還具有穩定性。然而它的小體積低功耗又成爲它的另一特色，不光如此，對於人們來說，單片機更容易被攜帶，使用起來更爲方便。與不同類型的傳感器相互結合，能夠實現諸如電壓、頻率、溼度、溫度、速度、長度、壓力等大多數物理量的測量。儀表數字化、智能化、微型化也可以通過採用單片機控制來實現，而且採用單片機的效果比採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，通過採用數字，電路實現對“時、分、秒”數字顯示的計時裝置，現在在我們的日常生活中，辦公過程中，網絡社交中，甚至於大多數的公共場所都得到了普及。不得不說，單片機已經成爲我們日常生活中的必需品。數字集成電路的發展和石英晶體振盪器開始得到了廣泛應用，老式鐘錶得到淘汰，人們開始鍾情於數字鐘的精度。這樣的變化給人們的日常生活帶來了便利，數字化大大超越原有的報時功能。

對於傳統MCS5l系列單片機的來說，所有數據處理都依賴於一個累加器，這樣的設置會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，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編程接口，而LED等元件這樣的設置能夠從而省去驅動電路，從一步從而節約系統所要消耗掉的成本。

3.基於51單片機的電子時鐘設計仿真分析與研究

3.1單片機的'應用仿真分析

以此種單片機爲例，這種單片機的電子時鐘設計的整體的電路基本分爲電路內部模塊，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製來設計時間，由數碼管來顯示時間。通過單片機的程序實際，來確定不同地方顯示的數字以及內容。而按鍵的功能在於通過對於不同的按鍵進行調節，來對時間進行設置，時鐘不超過12分鐘和秒鐘不差過60，通過按鍵的程序不同，例如長按調節鍵可以進入不同模式設置，通過俺的次數不同，可以改變時間等等。當然，在按鍵方面還有開關的設計。這些原理都是基於單片機的基礎之上的。 模擬電路、數字電路和c語言知識爲單片機的3大基礎理論知識。這3大基礎理論知識在對電路設計中着起到了極爲重要的作用。人們應當牢記這些理論知識，爲以後的單片機的應用打下堅實基礎。對於單機片的學習是事離不開c語言和VB等編程的。只有掌握了這些技術，則能夠更好的將單機片運用於到電子時鐘的仿真設計中去。

3.2堅定單片機技術對於電子時鐘的研究信心

單片機技術已經發展的越來越迅速，但是真正的學習單片機的過程，是艱難的。開發研究者在硬件上要有一套完整的學習開發工具，而理論與實踐結合的重心則要放在軟件上。軟件上要注重理論和實踐相結合。單片機不管是對電子時鐘的開發還是運用於其他的實體，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合

單片機最重要的就是編程，在書本上看編程總是那麼的簡單，但是真正的將單片機運用到電子時鐘的設計中，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覆測試的結果。一個程序的形成不僅需要專業知識，個人的想法更想的重要，必須在編程中融入個^的創意與思路。創意和思路這往往決定了單機片所發明的物品是否能成功的關鍵。無論是HT68F40單片機還是AVR單片機都有了在製作電子時鐘都帶來了質的改變，而單片機能否給無線互聯網技術帶來質的改變，當然也在於此。

現代的科技在不斷髮展，而單片機體積比較小、重量相對於其他部件來說很輕、抗干擾能力強，並且它對環境要求不是特別高，擁有如此多的優點，所以它必然受到人們的追捧，如此看來它在很多的現代技術發展方面大有開發前途，不僅僅只是運用在對於電子時鐘的設計之上。

4.結語

本文通過實際案例，對於單片機在電子時鐘設計中的發展做出了一個簡單的研究，並對此種設計方法的運行結構和模式進行分析和探討，通過對於電子時鐘的仿真分析得出了有關於單片機發展的方式的結論。本文還提出了對於單片機在電子時鐘中的仿真設計需要注重理論與實踐相結厶，爭取將此技術不斷地發展，讓其不論是在對於電子時鐘的設計方面還是對於其他的科技方面都可以不斷地創新。本文中所提到的電子時鐘的結構相對而言比較簡單，但是說出了大概的理論基礎與設計思想，體現出了單片機的優越性與可發展性。在未來，單機片在先進的新技術領域中的發展必然勢不可擋。