基于單片機的電子鬧鐘的設(shè)計.doc

課程設(shè)計報告課程名稱： 單片機課程設(shè)計 題 目： 多功能電子表 學 院： 環(huán)境與化學工程 系：過程裝備與測控工程 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 班 級： 測儀111 學 號： 5801211040 學生姓名： 白金成 起訖日期： 2012-12-282013-1-7 指導教師： 楊大勇、楊俊清、熊劍 32摘要單片機自20世紀70年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。而51單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。本設(shè)計以AT89C52芯片為核心，輔以必要的外圍電路，設(shè)計了一個結(jié)構(gòu)簡單，功能齊全的鬧鐘，它由5V直流電源供電。在硬件方面，除了CPU外，使用1602液晶顯示時鐘的時間，并通過所寫程序控制在某個時間點蜂鳴器的響應(yīng)，即完成鬧鐘的功能，該鬧鐘設(shè)有4個獨立按鍵，時間調(diào)整按鍵、鬧鐘調(diào)整按鍵和兩個時間加減按鍵。軟件方面采用C語言編程。整個鬧鐘系統(tǒng)能完成時間的顯示、調(diào)時和定時鬧鐘的功能。選用單片機最小系統(tǒng)應(yīng)用程序,添加比較程序、時間調(diào)整程序及蜂鳴程序，通過時間比較程序觸發(fā)蜂鳴，實現(xiàn)鬧鐘功能，完成設(shè)計所需求的軟件環(huán)境。介紹并使用KEIL單片機模擬調(diào)試軟件，測試程序的可行性并用Proteus進行仿真。關(guān)鍵詞：AT89C52單片機 定時器 中斷 鬧鐘 目錄一、設(shè)計任務(wù)、要求41.1、設(shè)計任務(wù)：41.2、設(shè)計要求：4二、方案總體設(shè)計52.1、顯示模塊52.2、實時時間計算模塊52.3、按鍵控制模塊52.4、聲音報警模塊52.5、總體設(shè)計：5三、硬件設(shè)計73.1、單片機最小系統(tǒng)73.1.1、時鐘信號的產(chǎn)生73.1.2、復(fù)位電路73.2、液晶顯示模塊83.2.1、1602液晶引腳圖及連線電路83.2.2、一般1602字符型液晶顯示器實物圖83.3、矩陣鍵盤83.4、蜂鳴器電路93.5、電源指示燈部分93.6、STC89C52芯片93.7、整體電路原理圖103.8、Lockmaster硬件電路11四、程序流程圖13五、 系統(tǒng)仿真與調(diào)試155.1、Proteus仿真原理圖155.2、實物圖175.3、使用說明18六、設(shè)計總結(jié)及心得體會19附錄：20一、設(shè)計任務(wù)、要求1.1、設(shè)計任務(wù)：利用單片機、4個獨立按鍵、1602液晶顯示器、無源蜂鳴器實現(xiàn)具有日期、時間、鬧鐘功能的多功能電子表。1.2、設(shè)計要求：1、準確計時，以數(shù)字形式顯示年月、日、時、分、秒。2、小時以24小時計時形式，分秒計時為60進位，日期平年和閏年將自行更換。 3、采用4個獨立按鍵對電子表進行控制，可進行鬧鐘設(shè)定、控制及時間日期的設(shè)定。4、鬧鐘功能，可任意設(shè)定鬧鐘時間，一旦走時到該時間，能以聲的形式告警提示。5、復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位電路。二、方案總體設(shè)計本次設(shè)計鬧鐘，使用了STC89C52單片機芯片控制電路，單片機控制電路簡單，電路簡明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來調(diào)整電子表的月、日、時、分和鬧鐘的設(shè)定，用蜂鳴器來進行定時提醒，編程采用KEIL C，編程簡單便捷且調(diào)試方便，這樣通過四個模塊：按鍵、芯片、蜂鳴器、1602液晶顯示器即可滿足設(shè)計要求。2.1、顯示模塊液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領(lǐng)域。2.2、實時時間計算模塊AT89S52單片機內(nèi)部帶有定時/計數(shù)功能，此定時功能是通過對外部晶振的脈沖進行計數(shù)，從而達到計時功能，使用12MHz的晶振就能實現(xiàn)高精度的計時，因此可以利用此功能實現(xiàn)計時。2.3、按鍵控制模塊本設(shè)計用到的鍵盤有4個獨立按鍵，分別為時間調(diào)整按鍵、鬧鐘調(diào)整按鍵和兩個時間加減按鍵。以此控制時間的調(diào)整和鬧鐘時間的調(diào)整。2.4、聲音報警模塊此模塊采用無源蜂鳴器實現(xiàn)，通過編寫相應(yīng)的程序，當滿足要求時，給蜂鳴器提供不同頻率的方波，使其發(fā)出不同頻率的聲音，把不同頻率的聲音按一定的時序輸出，從而發(fā)出音樂。2.5、總體設(shè)計：總體框架如圖2-1所示：圖2-1總體硬件框架圖總體構(gòu)思如圖2-2所示：圖2-2總體構(gòu)思框架圖三、硬件設(shè)計3.1、單片機最小系統(tǒng)3.1.1、時鐘信號的產(chǎn)生89C52芯片內(nèi)部有一個高增益法相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自己振蕩器，電路如圖3-1所示。圖3-1晶振電路3.1.2、復(fù)位電路復(fù)位操作有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式，本設(shè)計采用按鍵電平復(fù)位，結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖3-2復(fù)位電路3.2、液晶顯示模塊3.2.1、1602液晶引腳圖及連線電路圖3-31602液晶顯示器3.2.2、一般1602字符型液晶顯示器實物圖字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以長沙太陽人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實物如圖3-4圖3-41602液晶顯示器實物圖3.3、矩陣鍵盤本設(shè)計采用4個獨立按鍵控制，按鍵的接口、序號及接線圖如下圖所示：圖3-5獨立按鍵連線電路圖3.4、蜂鳴器電路本課程設(shè)計使用的蜂鳴器是有源蜂鳴器，通過對給蜂鳴器一定頻率的方波，驅(qū)動蜂鳴器蜂鳴器發(fā)出相應(yīng)頻率的聲音，其中方波可對端口進行連續(xù)取反實現(xiàn)，取反頻率由定時器控制，驅(qū)動電路如下圖所示：圖3-6蜂鳴器連線電路圖3.5、電源指示燈部分電源指示燈部分包括一個開關(guān)，發(fā)光二級管和限流電阻。當電源接通時發(fā)光二級管點亮，表明電路已上電。電源指示燈原理圖如圖3-7所示：圖3-7 電源指示燈原理圖3.6、STC89C52芯片STC89C52是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含具有如下特點：40個引腳（引腳圖如圖1-1所示），4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器，128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗（WDTC）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，STC89C52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。單片機引腳圖如圖3-8所示：圖3-8 單片機引腳圖3.7、整體電路原理圖整體電路原理圖如圖3-9所示：圖3-9總體電路原理圖3.8、Lockmaster硬件電路圖3-10硬件電路正面視圖圖3-11硬件電路背面視圖四、程序流程圖程序主要流程如圖4-1所示，時間、日期、鬧鐘設(shè)置部分流程如圖4-2所示。圖4-1程序流程圖圖4-2程序流程圖時間、日期設(shè)置部分圖4-3程序流程圖鬧鐘設(shè)置部分5、 系統(tǒng)仿真與調(diào)試5.1、Proteus仿真原理圖Proteus軟件是英國electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。它是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺。以下是用Proteus仿真調(diào)試圖：圖5-1日期時間顯示圖5-2鬧鐘設(shè)置5.2、實物圖圖5-5實物正面視圖5.3、使用說明按鍵序號及對應(yīng)具體功能為：按鍵1：時間與日期調(diào)整進入與退出鍵按鍵2：加一調(diào)整功能鍵按鍵3：減一調(diào)整功能鍵按鍵4：鬧鐘調(diào)整進入與退出鍵六、設(shè)計總結(jié)及心得體會單片機是我所學專業(yè)的主要課程之一，因此我認為單片機課程設(shè)計是十分必要而且十分重要的。盡管剛剛拿到課程設(shè)計題目時有點迷惘，不知道如何著手，但通過上網(wǎng)和圖書館查閱相關(guān)資料，自己認真鉆研以及虛心詢問同學，終于解決了一個又一個的困難和障礙，成功完成了任務(wù)。通過本次的單片機課程設(shè)計，不僅大大地豐富了我的理論知識，而且在實踐過程中更令我學會了堅持、耐心和努力。此次單片機課程設(shè)計需要運用到許多之前所學過的知識，令我認識到自己以前學習的一些不足之處，例如對以前所學知識的理解不夠深刻，掌握得不夠牢固，運用不夠靈活。這讓我懂得了認真學習的重要性，以及要孜孜不倦地鉆研所學過的知識，做得融會貫通，不能一覽而過，不求甚解。在邊學習邊動手的過程中，我對電子時鐘的構(gòu)造以及原理有了進一步的了解，同時也加深和鞏固了我對單片機匯編語言的認識。除此之外，由于是第一次做單片機，因此在此次課程設(shè)計的過程中，無論是電路繪制還是匯編語言編寫都難免遇到了不少困難和障礙，例如匯編語言編寫出錯、電路元件無從入手等。在面對困難和障礙時，我慶幸自己沒有退縮和逃避，而是通過各種方法，迎難而上，以堅持、耐心和努力勇敢無畏地面對困難，克服困難，解決困難。讓我發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及動手實踐的能力都有了很大的提高，并了解到理論知識與實踐相結(jié)合的重要意義。從這次的課程設(shè)計中，我真真正正的意識到，在以后的學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的練習的過程中才能提高。本次課程設(shè)計盡管時間不長，但從中所獲，將令我受益終生附錄：#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table= 2014-01-06 MON;uchar code table1= 01:00:00;uchar code table273= MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT,SUN; /定義二維字符數(shù)組sbit RW=P26; sbit EN=P25; / 1602液晶使能端sbit RS=P27; /1602液晶命令/數(shù)據(jù)端 sbit key1=P10; /聲明s1按鍵sbit key2=P11; / 聲明s2按鍵sbit key3=P12; / 聲明s3按鍵sbit key4=P13; / 聲明s4按鍵sbit beep=P37;uint a,s,spak,i,flag; / 聲明蜂鳴器uchar num1,yue,ri,keynum1,week;/定義時分秒變量char shi=01,fen,miao,shi1,fen1,miao1;uint nian=2014; /定義年變量void delay(uint z)uint i,j;for(i=z;i0;i-) /定義帶參數(shù)延時函數(shù)for(j=100;j0;j-);void write_com(uchar com) /1602液晶寫指令函數(shù) RW=0;RS=0;P0=com;delay(5);EN=1;delay(5); EN=0;void write_date(uchar date) /1602液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù) RW=0; RS=1;P0=date;delay(5);EN=1;delay(5);EN=0;void write_addate1(uchar add,uint date)/定義顯示年的函數(shù) uint qian;uchar bai,shi,ge;qian=date/1000;bai=date%1000/100;shi=date%1000%100/10;ge=date%10;write_com(add+0x80);write_date(0x30+qian);write_date(0x30+bai);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);void write_addate3(uchar add3,uint date3)/定義顯示年的函數(shù) uint qian;uchar bai,shi,ge;qian=date3/1000;bai=date3%1000/100;shi=date3%1000%100/10;ge=date3%10;write_com(add3+0x80);write_date(0x30+qian);write_date(0x30+bai);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);void write_addate2(uchar add,uchar date)/定義顯示月、日、時、分、秒函數(shù)uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(add+0x80);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);void write_rq(uchar i) /定義顯示星期的函數(shù) uchar x;for(x=0;x3;x+)write_date(table2ix);delay(5);void init () /定義初始化函數(shù) beep=0; flag=1; yue=01; ri=06; TMOD=0x01; / 定時器0工作方式為16位 TH0=(65536-50000)/256; / 裝初值 TL0=(65536-50000)%256;EA=1; / 開總中斷ET0=1; /開定時器0中斷write_com(0x38); / 設(shè)置16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)口write_com(0x06); / 寫一個字符后地址指針加1write_com(0x0c); /設(shè)置開顯示，不顯示光標write_com(0x01); / 顯示清0，數(shù)據(jù)清0write_com(0x80); / 使指針指向第1行第1列void keyscan() / 定義按鍵函數(shù)uchar keynum;if(key1=0) /s1按鍵被按下delay(3); /去抖延時if(key1=0) /確認s1按鍵被按下，進入調(diào)時間模式keynum+;while(!key1); /松手檢測if(keynum=1) /s1按下一次 TR0=0; /關(guān)閉定時器0write_com(0x81); /指針指向第1行2列 write_com(0x0f); /開啟光標顯示，光標閃爍if(keynum=2)write_com(0x86); /光標跳到月份if(keynum=3) write_com(0x89);/光標跳到日if(keynum=4)write_com(0x8c); /光標跳到星期if(keynum=5)write_com(0x80+0x40+4); /光標跳到時if(keynum=6)write_com(0x80+0x40+7); /光標跳到分if(keynum=7)write_com(0x80+0x40+10); /光標跳到秒 if(keynum=8) keynum=0; /退出調(diào)時間模式TR0=1; /開啟定時器0write_com(0x0c); /關(guān)閉光標顯示 if(keynum) /當進入調(diào)時間模式時if(key2=0) /s2按鍵按下delay(5); /去抖延時if(key2=0)if(keynum=1) nian+; /s2每按下一次年份加1if(nian=10000) / 加滿清0nian=0;write_addate1(1,nian); / 顯示年份write_com(0x81); /寫完數(shù)據(jù)指針指向年份原來位置if(keynum=2)yue+; /s2每按下一次月份加1if(yue=13)yue=0; /加滿清0write_addate2(6,yue); /顯示月份write_com(0x86); /寫完數(shù)據(jù)指針指向月份原來位置if(keynum=3)ri+;if(yue=1|yue=3|yue=5|yue=7|yue=8|yue=10|yue=12) /1,3,5,7,8,10,12月有31天if(ri=32) /加滿還原ri=1; if(yue=4|yue=6|yue=9|yue=11)/4,6,9,11月有30天 if(ri=31)ri=1; if(yue=2&(nian%4=0&nian%100!=0)|nian%400=0)/閏年2月有30天 if(ri=30) ri=1; if(yue=2&(nian%4!=0)|(nian%100=0&nian%400!=0) /非閏年2月有31天 if(ri=29) ri=1; write_addate2(9,ri); /顯示日write_com(0x89); /寫完數(shù)據(jù)指針指向日原來位置if(keynum=4) week+; /s2每按下一次星期加1if(week=7) /加滿還原week=0; write_rq(week); /顯示星期write_com(0x8c); /寫完數(shù)據(jù)指針指向星期原來位置 if(keynum=5) shi+; /s2每按下一次時加1if(shi=24) shi=0; /加滿還原write_addate2(0x44,shi); /顯示時write_com(0xc4); /寫完數(shù)據(jù)指針指向時原來位置 if(keynum=6) fen+; /s2每按下一次分加1if(fen=60) fen=0; /加滿還原write_addate2(0x47,fen); /顯示分write_com(0xc7); /寫完數(shù)據(jù)指針指向分原來位置 if(keynum=7) miao+; /s2每按下一次秒加1if(miao=60) miao=0; /加滿還原write_addate2(0x4a,miao); /顯示秒write_com(0xca); /寫完數(shù)據(jù)指針指向秒原來位置 while(!key2); /松手檢測 if(key3=0) delay(5);if(key3=0) /s3按下時減1if(keynum=1) nian-;if(nian=-1)nian=9999;write_addate1(1,nian);write_com(0x81); if(keynum=2) yue-;if(yue=-1) yue=12;write_addate2(6,yue);write_com(0x86); if(keynum=3) 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