基于AT89C51的電子定時鬧鐘設計

1、單片機課程設計題目名稱： 基于AT89C51的電子定時鬧鐘設計 專業(yè)班級： 測控1404 學生姓名： 高博 學 號： 201423030418 指導教師： 郭廣靈 成績：評語：指導老師簽名： 日期： 單片機系統(tǒng) 課程設計任務書學生姓名高博專業(yè)班級測控1404學號201423030418題 目 基于AT89C51的電子定時鬧鐘設計課題性質單片機課程設計課題來源題目自擬指導教師 郭廣靈主要內容（參數(shù)）定時鬧鐘的基本功能如下：顯示格式為“時時分分”，由LED閃動來做秒計數(shù)表， 一旦時間到則發(fā)出聲響，同時繼電器啟動，可以擴充控制家電開啟和關閉。程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動，表示程序開始執(zhí)行LCD顯示

2、“00：00”。任務要求（進度）第1-2天：熟悉課程設計任務及要求，查閱技術資料，確定設計方案。第3-4天：按照確定的方案設計單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設計要有詳細論述。第5-6天：軟件設計，編寫程序。第7-8天：實驗室調試。第9-10天：撰寫課程設計報告。要求內容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設計正確，篇幅合理主要參考資料1余發(fā)山單片機原理及應用技術中國礦業(yè)大學出版社。2孫涵芳MCS-51系列單片機原理及應用M 北京：北京航空航天大學出版社1996-43王義軍.單片機原理及應用習題與實驗指導書M.北京：中國電力出版社，2006。4陳

3、明熒.8051單片機課程設計實訓教材M.北京，清華大學出版社，20045唐前輝、丁明亮. 重慶電專PROTEUS中文入門教程。審查意見系（教研室）主任簽字： 年 月 日 1 系統(tǒng)概述31.1單片機技術和數(shù)字鐘簡介31.2設計本電子定時鬧鐘的目的41.3本電子定時鬧鐘的功能和特點介紹52 方案論證52.1總體方案52.2 AT89C51的優(yōu)越性53硬件設計63.1系統(tǒng)的原理方框圖63.2 主電路63.3 I/O分配73.4 I/O接線圖84 軟件設計94.1主流程94.2鬧鐘的實現(xiàn)105 系統(tǒng)調試106 設計心得117 參考文獻128 源程序121 系統(tǒng)概述1.1單片機技術和數(shù)字鐘簡介單片機是單

4、片微型計算機的簡稱，它是一種特殊的計算機。它特別適合于控制領域，故又稱為微控制器MCU（micro control unit）. 采用了嵌入系統(tǒng)，通常由單塊集成電路芯片組成，內部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器CPU，存儲器和I/O接口電路等。單片機集成度高、功能強、通用性好，而且體積小、重量輕、能耗、低價格便宜，只要和適當?shù)能浖坝布O備相結合，便可成為一個獨立的單片機控制的功能系統(tǒng)，單片機也成為目前測量控制應用系統(tǒng)的優(yōu)選機種和新電子產(chǎn)品的關鍵部件。 目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等

5、幾個方面發(fā)展。單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，和傳統(tǒng)控制技術相比有革命性的進步。時鐘是將小時、分種、秒種顯示于人的肉眼的計時裝置。而單片機模塊中最常見的正是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。而LCD電子定時鬧鐘是以單片機為基礎的數(shù)字電路實現(xiàn)對小時、分鐘、秒的數(shù)字顯示的數(shù)字計時裝置,它的計時周期為24

6、小時，另外應有校時功能和一些顯示日期、鬧鐘等附加功能。一個基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時”，“分”，“秒”，“星期”計數(shù)器、校時電路、報時電路和振蕩器組成。目前電子種廣泛用于各種私人和公眾場合,成為我們生活工作學習中不可缺少的好幫手。由于時鐘的實用性和在人們生活中的重要性，所以嘗試設計以單片機為核心的數(shù)字時鐘是很有意義的。鐘表原先的報時功能已經(jīng)原不能滿足人們日益增長的要求，現(xiàn)代的電子時鐘多帶有類似自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等功能，本設計中LCD電子時鐘采用LCD顯示時間和日期年月，直觀實用，而且可以方便的校

7、調，附帶的萬年歷和定時功能也是很方便和實用的.1.2設計本電子定時鬧鐘的目的 復習和鞏固所學過的知識，利用此課程設計正好可以對所學習過的知識進行系統(tǒng)的回顧和總結拓展知識面，課堂的知識是遠遠滿足不了設計的要求的，這就需要我們去主動找尋更多的資料，了解更多的知識.培養(yǎng)了設計能力和解決實際實際問題的能力，同時增強了自學能力，通過設計完整的單片機系統(tǒng)也初步掌握了組成系統(tǒng)、編程、調試等能力。通過本LCD電子種的設計初步了解了單片機應用系統(tǒng)開發(fā)研制過程，軟件和硬件設計的方法。1.3本電子定時鬧鐘的功能和特點介紹本電子定時鬧鐘是一種種基于單片機技術的多功能、多用途的電子產(chǎn)品，有電子時鐘、日期顯示、定時鬧鈴等

8、多種功能。本設計產(chǎn)品性能卓越，功能豐富，采用LCD顯示更加直觀，是一個比較實用的電子產(chǎn)品。（1）可以顯示24小時制“時時-分分-秒秒”，LCD顯示。（2）可以顯示日期 具有萬年歷功能（3）可以方便的設定定時時間、修改定時時間，鬧鈴功能，預設定時時間到將發(fā)出鬧鈴聲.（4）能夠修改時鐘時間的時、分、秒，能夠修改日期的年月日.2 方案論證2.1總體方案   使用是單片機作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強大， 而且可以隨時的更新系統(tǒng)，進行不同狀態(tài)的組合。 本系統(tǒng)采用單片機AT89C51作為本設計的核心元件，利用7段共陰LED作為顯

9、示器件。接入共陰LED顯示器，可顯示時，分鐘，秒，單片機外圍接有定時報警系統(tǒng)，定時時間到，揚聲器發(fā)出報警聲，提示預先設定時間電器的起停時間到，從而控制電器的起停。電路由下列部分組成：時鐘電路、復位電路、控制電路、LED顯示，報警電路，芯片選用AT89C51 單片機。2.2 AT89C51的優(yōu)越性 AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS型 8位單片機，片內含4KB的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器（ROM）和128 B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和

10、Flash存儲單元，內置功能強大的微型計算機的AT89C51提供了高性價比的解決方案。  AT89C51是一個低功耗高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。3硬件設計3.1系統(tǒng)的原理方框圖圖1：硬件電路概念圖圖2：硬件電路概念示意圖3.2 主電路 圖3 電路設計圖3.3 I/O分配 89C51單片機有4個8位的并行I/O

11、口：P0口，P1口，P2口和P3口。各個接口均由接口鎖存器，輸出驅動器，和輸入緩沖器組成。P1口是唯一的單功能口，僅能用作通用的數(shù)據(jù)輸入/輸出口。P3口是雙功能口除了具有數(shù)據(jù)輸入/輸出功能外，每條接口還具有不同的第二功能，如P3.0是串行輸入口線，P3.1口是串行輸出口線。在需要外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器擴展時，P0可作為分時復用的低8位地址/數(shù)據(jù)總線，P2口可作為高8位的地址總線。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 VDD：電源正極，4.55.5V，通常使用5V電壓；  VL：LCD對比度調節(jié)端，電壓調節(jié)范圍為05V。接正電源時

12、對比度最弱，接地電源時對比度最高，但對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，因此通常使用一個10K的電位器來調整對比度，或者直接串接一個電阻到地；  RS：MCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU要寫入指令時，使RS為低電平；MCU要寫入數(shù)據(jù)時，使RS為高電平；  R/W：讀寫控制端。R/W為高電平時，讀取數(shù)據(jù)；R/W為低電平時，寫入數(shù)據(jù)； E：LCD模塊使能信號控制端。寫數(shù)據(jù)時，需要下降沿觸發(fā)模塊。    D0D7：8位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。如果MCU的I/O口資源緊張的話，該模塊也可以只使用4位數(shù)據(jù)線D4D7接口傳送數(shù)據(jù)。本充電器就是采用4位數(shù)據(jù)傳

13、送方式；  BLA： LED背光正極。需要背光時，BLA串接一個限流電阻接VDD，BLK接地，實測該模塊的背光電流為50mA左右； BLK： LED背光地端。3.4 I/O接線圖 圖4 時鐘電路晶振接線圖 圖5 SPEAKER部分電路圖4 軟件設計圖7： 主函數(shù)流程圖24.1主流程圖6： 主函數(shù)流程圖14.2鬧鐘的實現(xiàn)鬧鐘功能的實現(xiàn)涉及到兩個方面：鬧鈴時間設定和是否鬧鈴判別與相應處理。鬧鈴時間設定模塊的設計可參照時間設定模塊，這里著重闡述鬧鈴判別與處理模塊的設計問題。鬧鈴判別與鬧鈴處理的關鍵在于判別何時要進行鬧鈴。當時十位、時個位、分十位、分個位中任一位

14、發(fā)生改變（進位）時，就必須進行鬧鈴判別。程序設計思想如圖。 圖8：程序設計思路圖5 系統(tǒng)調試 打開ISIS 7professional軟件，點擊上面的調試，把源程序運行后得到的hex文件寫入單片機c51中，然后開始調試。經(jīng)過反復的防真和調試，此鬧鐘可以實現(xiàn)所有的功能，既可以顯示日期時間，也可以方便的調整日期和時間，定鬧鐘的功能也正常。6 設計心得單片機是計算機技術發(fā)展的產(chǎn)物，是經(jīng)濟實用開發(fā)簡便的高科技產(chǎn)品，在當今工業(yè)控制、家電等領域占據(jù)廣泛的市場。通過此次單片機課程設計來設計個簡單的數(shù)字鬧鐘，我鞏固了自己學習的單片機知識，來初步了解了小型單片機系統(tǒng)的設計和運用，并提高自己實際動手能力。，課程設

15、計過程也使我了解了自己能力的不足，不過通過資料收集和文獻查詢等方法，找出了設計過程中的一些問題以及解決問題的方法，從而比較順利的完成了這個設計任務。這次自己所做的設計取得了一些寶貴的經(jīng)驗，提高了自己的動手能力，為將來的學習和工作很有好處。通過這次課程設計我學到了很多全新的在課堂上沒法學到的知識，同時也加深了以前所學知識的理解，也增強了理論聯(lián)系實際的操作能力。但是，在實際的編程以及調試程序過程中，我發(fā)現(xiàn)自己應該學的還有太多太多。光靠書本上是遠遠行不通的！ 總之，理論必須和實際結合才有威力，知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！所學的東西最終是要面向社會，是在以后的工作能夠更好的應用，此時的知識積累是為

16、以后的工作做好堅實的基礎。7 參考文獻1余發(fā)山單片機原理及應用技術中國礦業(yè)大學出版社。2孫涵芳MCS-51系列單片機原理及應用M 北京：北京航空航天大學出版社1996-4。3王義軍.單片機原理及應用習題與實驗指導書M.北京：中國電力出版社，2006。4陳明熒.8051單片機課程設計實訓教材M.北京，清華大學出版社，20045唐前輝、丁明亮. 重慶電專PROTEUS中文入門教程。8 源程序/* 實驗名 : 定時器實驗* 使用的IO : * 實驗效果 :1602顯示時鐘，按K3進入時鐘設置，按K1選擇設置的時分秒，按K2選擇*選擇設置加1。 *注意 ：*/#include<reg51.h&g

17、t;#include"lcd.h"sbit K1=P30;sbit K2=P31;sbit K3=P32;sbit K4=P33;unsigned char Time;/用來計時間的值void Delay1ms(unsigned int c);void TimerConfiguration();void Int0Configuration();unsigned char SetPlace; /* 函 數(shù) 名 : main* 函數(shù)功能 : 主函數(shù)* 輸 入 : 無* 輸 出 : 無*/void main(void)unsigned char hour,minit,second

18、;unsigned int i;TimerConfiguration();Int0Configuration();LcdInit();hour=12;LcdWriteData('0'+hour/10);LcdWriteData('0'+hour%10);LcdWriteData('-');LcdWriteData('0'+minit/10);LcdWriteData('0'+minit%10);LcdWriteData('-');LcdWriteData('0'+second/10)

19、;LcdWriteData('0'+second%10);while(1)if(TR0=0)if(K1=0)/檢測按鍵K2是否按下Delay1ms(10);/消除抖動if(K1=0)SetPlace+;if(SetPlace>=3)SetPlace=0;while(i<50)&&(K1=0) /檢測按鍵是否松開Delay1ms(1);i+;i=0;if(K2=0)/檢測按鍵K3是否按下Delay1ms(10);/消除抖動if(K2=0)if(SetPlace=0)second+;if(second>=60)second=0;else if(Se

20、tPlace=1)minit+;if(minit>=60)minit=0;elsehour+;if(hour>=24)hour=0;while(i<50)&&(K2=0) /檢測按鍵是否松開Delay1ms(1);i+;i=0;if(Time>=20) /一秒鐘來到改變數(shù)值Time=0;second+;if(second=60)second=0;minit+;if(minit=60)minit=0;hour+;if(hour=24)hour=0; /-顯示時鐘-/LcdWriteCom(0x80);LcdWriteData('0'+hour/10);LcdWriteData('0'+hour%10);LcdWriteCom(0x83);LcdWriteData('0'+minit/10);LcdWriteData('0'+minit%10);LcdWriteCom(0x86);LcdWriteData('0'+second/10);LcdWriteData('0'+second%10);/* 函 數(shù) 名 : Delay1ms()* 函數(shù)功能 : 延時1ms* 輸 入 : c* 輸 出 : 無*/ void Delay1ms