基於微控制器的電子時鐘設計及模擬分析
單片微型計算機簡稱微控制器，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫MCU表示微控制器，微控制器又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的晶片，而是把一個計算機系統整合到一個晶片上。下面是小編為你帶來的基於微控制器的電子時鐘設計及模擬分析 ，歡迎閱讀。
摘要：時鐘從古至今在人們的生活中都起著非常重要的作用，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。傳統的時鐘執行方式是透過上發條的形式來帶動指標轉動，或者利用繼電器的形式。隨著時間的不斷推移，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微控制器基礎的電子時鐘的設計，透過對於微控制器及設計原理的分析來對其電子時鐘的執行結構進行探討。
關鍵詞：電子時鐘；微控制器；模擬分析
1.微控制器的概念及其運用
1.1單機片的概念
從簡單的意義來理解，微控制器就是一個很小的電腦，中國有句諺語：“麻雀雖小，五臟俱全”，而微控制器的運用就正在一定程度上詮釋了這句話的含義。雖然微控制器比較小，但是它的內部功能卻和電腦功能有著類似的模組，電腦中所有的CPU，並行的匯流排路，一些儲存部件如硬碟等等它也都是有的。但是相較於電腦而言它的這些功能的不同之處在於，它的這些部件效能都相對而言是比較低的，它的效能非常低低，價格也低，這種微控制器基本不超過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微控制器的結構
縱觀以上說到的微控制器，可以看到，微控制器必須要具有運算器，只有進行邏輯運算和數字運算，控制器所發出的所有控制訊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裡的“決策機構”，起著協調和指揮的作用。累加器A和資料暫存器dr，指令暫存器IR和指令譯碼器構成的主要暫存器，這只是當中的一種，在此就不一一細說了。
1.3微控制器的應用
在各種案例中可以知道，不同的微控制器所帶來的效果也是不同的，在科技發展的新時代，微控制器漸漸應用到人們生活的各個角落。例如智慧的管理工廠的柳樹巷，人性化的控制電梯，各種報警系統與網際網路結合起來，與計算機聯網構成二級控制系統等。因此微控制器的使用將給人們的網際網路生活帶來質的變化。在網上或者實體店兜售的微控制器，基本上都具有通訊介面，這樣的介面是的與計算將進行資料的交換更加快捷方便，為計算機網路和通訊裝置之間架起一座溝通的橋樑，提供了一個物質交流介面，無論是電話，還是程控交換機，動車的無線通訊，亦或者人人手裡拿的智慧手機。
相對DSP來說價格低廉，微控制器的應用很廣，而且DSP是一種與眾不同的微控制器，所以首先要學微控制器的一個工作原理。因為在低端市場它的應用很廣泛，所以學好了微控制器，也是有很大的用處。應用於各種玩具，燈具，驅動電路等，微控制器具有良好的商業前景。
2.基於微控制器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，微控制器的運用也更加的廣泛。首先必須要提的是依據HT68F40微控制器來製作的電子時鐘。第一來談談的它的系統模組，這個電子時鐘主要是由4個部分構成，分別是的時鐘模組、控制模組、語音模組和顯示模組構成（見圖1）。
微控制器HT68F40是主要部件，晶片ULN2803和數碼管組成的是顯示模組；為微控制器提供精準的時間訊號的是時鐘晶片DSl320；語音晶片YF017為語音模組的核心，所發出的語音提示訊號都來自微控制器。微控制器設計為了實現其功能，往往要進行模組化應用，看似簡單的電子時鐘，卻需要類似計算機那樣複雜的執行原理。在這款程式中，4個模式源程式均用c語言編寫：DSl302為它的電子時鐘計時，大大提高精確度，電路的簡化是透過各部分用整合晶片進行模組化設計電路，提高了穩定性和計時精度，降低了微控制器的功耗。
不僅僅是HT68F40微控制器來製作的電子時鐘，在人們眾所周知的AVR微控制器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為它的另一特色，不光如此，對於人們來說，微控制器更容易被攜帶，使用起來更為方便。與不同型別的感測器相互結合，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、智慧化、微型化也可以透過採用微控制器控制來實現，而且採用微控制器的效果比採用電子或數位電路更加好還能能增加各種精密裝置精密度，提高機器工作能力。
根據數字鐘的定義，透過採用數字，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，網路社交中，甚至於大多數的公共場所都得到了普及。不得不說，微控制器已經成為我們日常生活中的必需品。數字積體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系列微控制器的來說，所有資料處理都依賴於一個累加器，這樣的設定會造成累加器與程式儲存器、資料儲存器之間的資料轉換出現重各種各樣棘手的問題，因此就成了微控制器的瓶頸。AVR微控制器單單暫存器就是有由32個通用工作暫存器組成，人們所需要的累加器，任何一個暫存器都能充當，從而可以有效的避免累加器的不良反應，提高了該單機片的執行系統性能。具有良好的整合效能是AVR微控制器的特色之一，其中的Mega系列還具備JTAG模擬和下載功能他們還都具備線上程式設計介面，而LED等元件這樣的設定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微控制器的電子時鐘設計模擬分析與研究
3.1微控制器的應用模擬分析
以此種微控制器為例，這種微控制器的電子時鐘設計的整體的電路基本分為電路內部模組，電路顯示模組和電子時鐘的按鍵這一模組。電子時鐘主要是透過按鍵的調製來設計時間，由數碼管來顯示時間。透過微控制器的程式實際，來確定不同地方顯示的數字以及內容。而按鍵的功能在於透過對於不同的按鍵進行調節，來對時間進行設定，時鐘不超過12分鐘和秒鐘不差過60，透過按鍵的程式不同，例如長按調節鍵可以進入不同模式設定，透過俺的次數不同，可以改變時間等等。當然，在按鍵方面還有開關的設計。這些原理都是基於微控制器的基礎之上的。 類比電路、數位電路和c語言知識為微控制器的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起到了極為重要的作用。人們應當牢記這些理論知識，為以後的微控制器的'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等程式設計的。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模擬設計中去。
3.2堅定微控制器技術對於電子時鐘的研究信心
微控制器技術已經發展的越來越迅速，但是真正的學習微控制器的過程，是艱難的。開發研究者在硬體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體上。軟體上要注重理論和實踐相結合。微控制器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要注重微控制器的理論與操作實踐相結合
微控制器最重要的就是程式設計，在書本上看程式設計總是那麼的簡單，但是真正的將微控制器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程式設計是一個反覆測試的結果。一個程式的形成不僅需要專業知識，個人的想法更想的重要，必須在程式設計中融入個^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微控制器還是AVR微控制器都有了在製作電子時鐘都帶來了質的改變，而微控制器能否給無線網際網路技術帶來質的改變，當然也在於此。
現代的科技在不斷髮展，而微控制器體積比較小、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
本文透過實際案例，對於微控制器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執行結構和模式進行分析和探討，透過對於電子時鐘的模擬分析得出了有關於單片機發展的方式的結論。本文還提出了對於微控制器在電子時鐘中的模擬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，體現出了微控制器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。