基于單片機的電子鬧鐘設計

1、基于單片機的電子鬧鐘設計摘 要本設計以AT89C51芯片為核心，輔以必要的外圍電路，設計了一個結構簡單，功能齊全的電子時鐘，它由5V直流電源供電。關鍵詞：單片機；led；鬧鐘；定時器AbstractThis design, adopting AT89C51 chip as the core part with some necessary peripheral circuits, is a simple electronic clock which uses 5V DC as the power supply.Keywords:single chip machine ,in fixed tim

2、e machine, alarm clock,LED1 引言1.1設計目的此次課程設計是在學習先修課程單片機原理與系統(tǒng)設計之后，為加強對學生系統(tǒng)設計和應用能力的培養(yǎng)而開設的綜合設計訓練環(huán)節(jié)。本課程設計應結合單片機原理與系統(tǒng)設計課程的基礎理論，重點強調(diào)實際應用技能訓練，包括單片機系統(tǒng)設計的軟件和硬件兩部分。其課程設計任務是使學生通過應用單片機系統(tǒng)設計的基本理論，基本知識與基本技能，掌握單片機應用系統(tǒng)各主要環(huán)節(jié)的設計、調(diào)試方法，初步掌握并具備應用單片機進行設備技術改造和產(chǎn)品開發(fā)的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，提高學生的動手能力和分析問題、解決問題的能力。1.2設計要求結合單片機知識，以AT89C51單

3、片機為核心，利用七段LED數(shù)碼管實現(xiàn)計時、校時及鬧鐘功能。1.3設計方法以AT89C51單片機為核心，外加晶振電路，使用8個七段數(shù)碼管顯示，LED采用動態(tài)掃描，用74ls245芯片作為驅(qū)動電路。通過四個獨立按鍵對時間進行定時、校時，從而實現(xiàn)鬧鐘提醒功能。2 設計方案及原理2.1設計方案選AT89C51單片機作為系統(tǒng)核心，輔助外部產(chǎn)生時鐘信號的晶振電路，再加上四個獨立按鍵作為輸入信號，使用8個七段數(shù)碼管顯示時間，芯片74ls245為數(shù)碼管段選線的驅(qū)動，最后用蜂鳴器實現(xiàn)鬧鈴功能。使用單片機的定時器T0計時時間為50ms，計時20次作為1s的時間基準。第一部分，12MHz的晶振連接至單片機的時鐘信號

4、輸入端；第二部分，四個獨立按鍵加上四個上拉電阻連接至單片機的P1口的低四位；第三部分，單片機的P0口通過由芯片74ls245構成的驅(qū)動電路連接至數(shù)碼管的段選線，單片機的P3口連接至數(shù)碼管的位選線；第四部分，單片機的P2.1通過一個NPN型三極管連接至蜂鳴器。8個七段數(shù)碼管使用動態(tài)掃描顯示時間，獨立按鍵用軟件編程實現(xiàn)對時間和鬧鐘時、分、秒的設置，再通過比較所設置的鬧鐘與時間是否相等，達到鬧鈴發(fā)出聲響的效果。2.2設計原理系統(tǒng)原理圖如圖2.1所示。AT89C51晶振按鍵段碼驅(qū)動位碼驅(qū)動 蜂鳴器8位數(shù)碼管圖2.1 系統(tǒng)原理圖3 硬件設計硬件電路分四個模塊：晶振電路、鍵盤電路、數(shù)碼管顯示電路、蜂鳴器驅(qū)

5、動電路。晶振電路使用12MHz晶體振蕩器，經(jīng)分頻后供單片機工作。鍵盤采用4個獨立按鍵配以4個上拉電阻實現(xiàn)對時鐘和鬧鐘的設定及修改。由于通過數(shù)碼管公共及的電流較大且避免過多地使用分立元件，采用了一片74ls245來驅(qū)動段碼，用P3口作位碼驅(qū)動。發(fā)音部分是通過三極管放大驅(qū)動蜂鳴器工作，再通過軟件這時產(chǎn)生等時時間方波驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出間斷嘀聲，這樣就可以省去硬件振蕩電路，降低成本。系統(tǒng)硬件電路圖如圖3.1所示。圖3.1 系統(tǒng)硬件圖4 軟件設計源程序清單見附錄。主程序流程圖如圖4.1所示。圖4.1 主程序流程圖5 系統(tǒng)仿真及調(diào)試硬件部分設置了的三個按鍵K1、K2、K3、K4。當按鍵K1第一次按下時，停止計

6、時進入鬧鐘1的秒設置，當按鍵K1第二、第三次按下時，分別進入鬧鐘1的分設置和時設置，當按K1第四 、第五、第六次按下時分別進入鬧鐘2的秒、分、時設置，當按K1第七 、第八、第九次按下時分別進入鬧鐘3的秒、分、時設置，當按K1第十 、第二一、第十二次按下時分別進入時間的秒、分、時設置，在K1按下的各階段，可用按鍵K2、K3進行時間和鬧鈴時間的時、分、秒進行加減設置；當按鍵K1第十三次按下時恢復到時間顯示功能。當顯示的時間和定時設置的時間一致時，蜂鳴器發(fā)出等時間斷蜂鳴聲，鬧鈴時間設置為60秒。在各個鬧鐘設置階段，如果有K4按下，則相應鬧鐘功能關閉或開啟；如在鬧鈴時有K4按下則提前停止鬧鈴。系統(tǒng)仿真

7、圖如圖5.1所示。圖5.1 系統(tǒng)仿真圖6 總結通過兩周的努力，完成了電子鬧鐘的設計目的，實現(xiàn)了時間的顯示、校時、設置鬧鐘、鬧鈴等功能。這期間，我復習了單片機的相關知識，并結合查閱相關資料，設計了整體電路以及各模塊的電路，對照硬件電路編寫對應模塊的子程序，最后將各個子程序整合到一個主程序中，完成了設計所需功能。在設計中，我發(fā)現(xiàn)選擇合適的元器件很重要，比如數(shù)碼管有共陽極和共陰極兩種，不同的選擇會導致程序的不同，經(jīng)過多次調(diào)試最終選擇了共陽極數(shù)碼管。另外，我覺得軟件的設計比硬件設計更重要，而且難度更大。比如寫一個程序看其功能很少認為編寫程序簡單，但到編程的時候才發(fā)現(xiàn)一些細微的知識或低級錯誤經(jīng)常犯做不到

8、最后常常失敗，所以有些東西只有學精弄懂并且要細心才行，只學習理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。我在這次設計中收獲頗多。我對所學的理論知識在實踐中加深了認識，同時更加熟練掌握了Proteus、Keil等軟件的使用。做任何事都需要耐心和細心，一點小的疏忽和懈怠可能導致整個設計失敗。還有一點，自己的設計思路不可能憑空產(chǎn)生，只有借鑒別人已有的設計并充分消化吸收成為自己的東西，才能做出更好的設計作品。參考文獻1 王思明.單片機原理及應用系統(tǒng)設計M.北京:科學出版社,2012.2 陳明熒. 89C51單片機課程設計實訓教材M.北京:清華大學出版社,2003.3 劉瑞新.單片機原理及應用教程M.北京:

9、機械工業(yè)出版社,2005.4 楊文龍.單片機原理及應用M.西安:西安電子科技大學出版社,2002.附錄源程序清單：/*頭文件*#include<reg51.h> #include<intrins.h>/*宏定義*#define uchar unsigned char #define uint unsigned int/*位聲明*sbit key1=P10; sbit key2=P11;sbit key3=P12;sbit key4=P13;sbit fmq=P21;/*數(shù)碼管顯示的數(shù)值*uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,

10、0x92,/ 0 1 2 3 4 5 0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0x0ff; / 6 7 8 9 - 滅 void jia(); /定義時間加函數(shù) void jian(); /定義時間減函數(shù)/*數(shù)組定義，數(shù)組內(nèi)含有8個數(shù)值*uchar table18,table28,table38,table48;/*時間顯示初始值*uchar shi=12,fen=0,miao=0; /*定義全局變量*uchar shi1,fen1,miao1,shi2,fen2,miao2,shi3,fen3,miao3;uchar shi4,fen4,miao4;uchar flag, flag

11、1, wss, cnt, cnt1, alm1, alm2, alm3;/ 1秒 等時 位閃 次數(shù) 校時 鬧1 鬧2 鬧3uint flag2;/ 蜂鳴 /*延時函數(shù)，用于動態(tài)掃描數(shù)碼管*void delay(uchar i) uchar x,y; for(x=i;x>0;x-) for(y=120;y>0;y-); /*初始化函數(shù)*void init() TMOD=0x01; /工作方式1 TH0=0x3c; /定時時間為：50ms(65536-50000)/256 TL0=0x0b0; /(65536-50000)%256 ET0=1; /打開定時器 EA=1; /開總中斷 T

12、R0=1; /啟動定時器 /*顯示子函數(shù)，用于顯示時間數(shù)值*void display() uchar i,j; if(cnt!=10|wss=0) table10=miao%10; /分離秒的個位與十位 table11=miao/10; else table10=table11=11;if(cnt!=11|wss=0) table13=fen%10; /分離分的個位與十位 table14=fen/10; else table13=table14=11;if(cnt!=12|wss=0) table16=shi%10; /分離時的個位與十位 table17=shi/10; else table1

13、6=table17=11; table12=table15=10; j=0x7f; for(i=0;i<=7;i+) /從秒到時的掃描 P3=j;/選通點亮八個數(shù)碼管 P0=tabletable1i; /顯示數(shù)值 delay(10);/調(diào)用延時程序 j=_cror_(j,1); /循環(huán)右移 /*顯示子函數(shù)，用于顯示定時1時間*void display1() uchar i,j; if(alm1=0) if(cnt!=1|wss=0) table20=miao1%10; /分離秒的個位與十位 table21=miao1/10; else table20=table21=11; if(cnt

14、!=2|wss=0) table23=fen1%10; /分離分的個位與十位 table24=fen1/10; else table23=table24=11; if(cnt!=3|wss=0) table26=shi1%10; /分離時的個位與十位 table27=shi1/10; else table26=table27=11; else table20=table21=table23=table24=table26=table27=10; table22= table25=10; j=0x7f; for(i=0;i<=7;i+) /從秒到時的掃描 P3=j; /選通點亮八個數(shù)碼管

15、P0=tabletable2i;/顯示數(shù)值delay(10); /調(diào)用延時程序 j=_cror_(j,1); /循環(huán)右移 /*顯示子函數(shù)，用于顯示定時2時間*void display2() uchar i,j; if(alm2=0) if(cnt!=4|wss=0) table30=miao2%10; /分離秒的個位與十位 table31=miao2/10; else table30=table31=11; if(cnt!=5|wss=0) table33=fen2%10; /分離分的個位與十位 table34=fen2/10; else table33=table34=11;if(cnt!=

16、6|wss=0) table36=shi2%10; /分離時的個位與十位 table37=shi2/10; else table36=table37=11; else table30=table31=table33=table34=table36=table37=10; table32= table35=10; j=0x7f; for(i=0;i<=7;i+) /從秒到時的掃描 P3=j; /選通點亮八個數(shù)碼管 P0=tabletable3i; /顯示數(shù)值delay(10); /調(diào)用延時程序 j=_cror_(j,1); /循環(huán)右移 /*顯示子函數(shù)，用于顯示定時3時間數(shù)值*/void d

17、isplay3() uchar i,j; if(alm3=0) if(cnt!=7|wss=0) table40=miao3%10; /分離秒的個位與十位 table41=miao3/10; else table40=table41=11;if(cnt!=8|wss=0) table43=fen3%10; /分離分的個位與十位 table44=fen3/10;else table43=table44=11;if(cnt!=9|wss=0) table46=shi3%10; /分離時的個位與十位 table47=shi3/10;else table46=table47=11; else tabl

18、e40=table41=table43=table44=table46=table47=10; table42= table45=10; j=0x7f; for(i=0;i<=7;i+) /從秒到時的掃描 P3=j; /選通點亮八個數(shù)碼管 P0=tabletable4i; /顯示數(shù)值delay(10); /調(diào)用延時程序 j=_cror_(j,1); /循環(huán)右移 /*時間子函數(shù) */void shijian() if(flag>=20) /判斷是否到一秒 wss=wss; flag=0; /到了，則標志位清零 if(cnt1!=0) miao4+; /秒加1 if( miao4>

19、;59) /判斷秒是否到60s miao4=0; /到了，則清零 fen4+; /分加1 if(fen4>59) /判斷分是否到1min fen4=0; /到了，則清零 shi4+; /時加1 if(shi4>23) /判斷時是否到24h shi4=0; /到了，則清零 else miao+; /秒加1 if( miao>59) /判斷秒是否到60s miao=0; /到了，則清零 fen+; /分加1 if(fen>59) /判斷分是否到1min fen=0; / 到了，則清零 shi+; /時加1 if(shi>23) / 判斷時是否到24h shi=0; /

20、到了，則清零 /*鍵盤掃描子函數(shù)*/void key_scan() if(key1=0) while(!key1) /防止掉顯 if(cnt=1|cnt=2|cnt=3) display1(); /key1按了1、2、3次，調(diào)用鬧鐘1子程序 if(cnt=4|cnt=5|cnt=6) display2(); / key1按了4、5、6次，調(diào)用鬧鐘2子程序 if(cnt=7|cnt=8|cnt=9) display3(); / key1按了7、8、9次，調(diào)用鬧鐘3子程序 if(cnt=0|cnt=10|cnt=11|cnt=12|cnt=13) display(); / key1按了10、11、

21、12、13次，調(diào)用計時子程序 cnt+; /記下按鍵key1按下的次數(shù) if(cnt=10&&cnt1=0) miao4=miao; fen4=fen;shi4=shi;cnt1+;if(cnt=13) cnt=0; if(cnt1=1) miao=miao4; fen=fen4; shi=shi4; cnt1=0; if(key2=0) /判斷key2是否按下 while(!key2) /防止掉顯 if(cnt=1|cnt=2|cnt=3) display1(); if(cnt=4|cnt=5|cnt=6) display2(); if(cnt=7|cnt=8|cnt=9)

22、display3(); if(cnt=0|cnt=10|cnt=11|cnt=12|cnt=13) display(); jia(); /調(diào)用加1子函數(shù) if(key3=0) /判斷key3是否按下 while(!key3) /防止掉顯 if(cnt=1|cnt=2|cnt=3) display1(); if(cnt=4|cnt=5|cnt=6) display2(); if(cnt=7|cnt=8|cnt=9) display3(); if(cnt=0|cnt=10|cnt=11|cnt=12|cnt=13) display(); jian(); /調(diào)用減1子函數(shù) if(key4=0) /判

23、斷key4是否按下 while(!key4) /防止掉顯 if(cnt=1|cnt=2|cnt=3) alm1=alm1; display1(); if(cnt=4|cnt=5|cnt=6) alm2=alm2; display2(); if(cnt=7|cnt=8|cnt=9) alm3=alm3; display3(); if(cnt=0|cnt=10|cnt=11|cnt=12|cnt=13) display(); /*加1子函數(shù)*void jia() if(cnt=1) /判斷key1按下的次數(shù)是否為1 miao1+; /是，則秒加1 if(miao1>59) /判斷秒是否大于6

24、0，是，則秒清零 miao1=0; if(cnt=2) /判斷key1按下的次數(shù)是否為2 fen1+;/是，則分加1 if(fen1>59) /判斷分是否大于60 fen1=0; /是，則分清零 if(cnt=3) /判斷key1按下的次數(shù)是否為3 shi1+; /是，則時加1 if(shi1>23) /判斷時是否大于23 shi1=0; /是，則時清零 if(cnt=4) /判斷key1按下的次數(shù)是否為4 miao2+; /是，則秒加1 if(miao2>59) /判斷秒是否大于60，是，則秒清零 miao2=0; if(cnt=5) /判斷key1按下的次數(shù)是否為5 fe

25、n2+; /是，則分加1 if(fen2>59) /判斷分是否大于60 fen2=0; /是，則分清零 if(cnt=6) /判斷key1按下的次數(shù)是否為6 shi2+; /是，則時加1 if(shi2>23) /判斷時是否大于23 shi2=0; /是，則時清零 if(cnt=7) /判斷key1按下的次數(shù)是否為7 miao3+; /是，則秒加1 if(miao3>59) /判斷秒是否大于60，是，則秒清零 miao3=0; if(cnt=8) /判斷key1按下的次數(shù)是否為8 fen3+; /是，則分加1 if(fen3>59) /判斷分是否大于60 fen3=0;

26、 /是，則分清零 if(cnt=9) /判斷key1按下的次數(shù)是否為9 shi3+; /是，則時加1 if(shi3>23) /判斷時是否大于23 shi3=0; /是，則時清零 if(cnt=10) /判斷key1按下的次數(shù)是否為10 miao+; /是，則秒加1 if(miao>59) /判斷秒是否大于60，是，則秒清零 miao=0;cnt1+; if(cnt=11) /判斷key1按下的次數(shù)是否為11 fen+; /是，則分加1if(fen>59) /判斷分是否大于60 fen=0; /是，則分清零cnt1+; if(cnt=12) /判斷key1按下的次數(shù)是否為12

27、 shi+; /是，則時加1 if(shi>23) /判斷時是否大于23 shi=0; /是，則時清零cnt1+; /*減1子函數(shù)*/void jian() if(cnt=1)/判斷key1按下的次數(shù)是否為1，是則秒減1 miao1-; if(miao1=255)/判斷秒是否減到255，是，則秒置59 miao1=59; if(cnt=2)/判斷key1按下的次數(shù)是否為2，是則分減1 fen1-; if(fen1=255) /判斷分是否減到255，是，則分置59 fen1=59; if(cnt=3) /判斷key1按下的次數(shù)是否為3，是則時減1 shi1-; if(shi1=255) /

28、判斷時是否減到255，是，則時置23 shi1=23; if(cnt=4) /判斷key1按下的次數(shù)是否為4，是則秒減1 miao2-; if(miao2=255) /判斷秒是否減到255，是，則秒置59 miao2=59; if(cnt=5) /判斷key1按下的次數(shù)是否為5，是則分減1 fen2-; if(fen2=255) /判斷分是否減到255，是，則分置59 fen2=59; if(cnt=6) /判斷key1按下的次數(shù)是否為6，是則時減1 shi2-; if(shi2=255) /判斷時是否減到255，是，則時置23 shi2=23; if(cnt=7) /判斷key1按下的次數(shù)是

29、否為7，是則秒減1 miao3-; if(miao3=255) /判斷秒是否減到255，是，則秒置59 miao3=59; if(cnt=8) /判斷key1按下的次數(shù)是否為8，是則分減1 fen3-; if(fen3=255) /判斷分是否減到255，是，則分置59 fen3=59; if(cnt=9) /判斷key1按下的次數(shù)是否為9，是則時減1 shi3-; if(shi3=255) /判斷時是否減到255，是，則時置23 shi3=23; if(cnt=10) /判斷key1按下的次數(shù)是否為10，是則秒減1 miao-; if(miao=255) /判斷秒是否減到255，是，則秒置59 miao=59; cnt1+; if(cnt=11) /判斷key1按下的次數(shù)是否為11，是則分減1 fen-; if(fen=255) /判斷分是否減到255，是，則分置59 fen=59; cnt1+; if(cnt=12) /判斷key1按下的次數(shù)是否為12，是