基于單片機(jī)的電子鬧鐘設(shè)計(jì).doc

精品文檔基于單片機(jī)的電子鬧鐘設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)以AT89C51芯片為核心，輔以必要的外圍電路，設(shè)計(jì)了一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能齊全的電子時(shí)鐘，它由5V直流電源供電。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；led；鬧鐘；定時(shí)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 time machine, alarm clock,LED1 引言1.1設(shè)計(jì)目的此次課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)先修課程單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后，為加強(qiáng)對(duì)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力的培養(yǎng)而開設(shè)的綜合設(shè)計(jì)訓(xùn)練環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的基礎(chǔ)理論，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用技能訓(xùn)練，包括單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件和硬件兩部分。其課程設(shè)計(jì)任務(wù)是使學(xué)生通過應(yīng)用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本理論，基本知識(shí)與基本技能，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)各主要環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、調(diào)試方法，初步掌握并具備應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)備技術(shù)改造和產(chǎn)品開發(fā)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和分析問題、解決問題的能力。1.2設(shè)計(jì)要求結(jié)合單片機(jī)知識(shí)，以AT89C51單片機(jī)為核心，利用七段LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)、校時(shí)及鬧鐘功能。1.3設(shè)計(jì)方法以AT89C51單片機(jī)為核心，外加晶振電路，使用8個(gè)七段數(shù)碼管顯示，LED采用動(dòng)態(tài)掃描，用74ls245芯片作為驅(qū)動(dòng)電路。通過四個(gè)獨(dú)立按鍵對(duì)時(shí)間進(jìn)行定時(shí)、校時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)鬧鐘提醒功能。2 設(shè)計(jì)方案及原理2.1設(shè)計(jì)方案選AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)核心，輔助外部產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的晶振電路，再加上四個(gè)獨(dú)立按鍵作為輸入信號(hào)，使用8個(gè)七段數(shù)碼管顯示時(shí)間，芯片74ls245為數(shù)碼管段選線的驅(qū)動(dòng)，最后用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)鬧鈴功能。使用單片機(jī)的定時(shí)器T0計(jì)時(shí)時(shí)間為50ms，計(jì)時(shí)20次作為1s的時(shí)間基準(zhǔn)。第一部分，12MHz的晶振連接至單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)輸入端；第二部分，四個(gè)獨(dú)立按鍵加上四個(gè)上拉電阻連接至單片機(jī)的P1口的低四位；第三部分，單片機(jī)的P0口通過由芯片74ls245構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路連接至數(shù)碼管的段選線，單片機(jī)的P3口連接至數(shù)碼管的位選線；第四部分，單片機(jī)的P2.1通過一個(gè)NPN型三極管連接至蜂鳴器。8個(gè)七段數(shù)碼管使用動(dòng)態(tài)掃描顯示時(shí)間，獨(dú)立按鍵用軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間和鬧鐘時(shí)、分、秒的設(shè)置，再通過比較所設(shè)置的鬧鐘與時(shí)間是否相等，達(dá)到鬧鈴發(fā)出聲響的效果。2.2設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)原理圖如圖2.1所示。AT89C51晶振按鍵段碼驅(qū)動(dòng)位碼驅(qū)動(dòng) 蜂鳴器8位數(shù)碼管圖2.1 系統(tǒng)原理圖3 硬件設(shè)計(jì)硬件電路分四個(gè)模塊：晶振電路、鍵盤電路、數(shù)碼管顯示電路、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路。晶振電路使用12MHz晶體振蕩器，經(jīng)分頻后供單片機(jī)工作。鍵盤采用4個(gè)獨(dú)立按鍵配以4個(gè)上拉電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)鐘和鬧鐘的設(shè)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(dòng)段碼，用P3口作位碼驅(qū)動(dòng)。發(fā)音部分是通過三極管放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作，再通過軟件這時(shí)產(chǎn)生等時(shí)時(shí)間方波驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)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(shè)置了的三個(gè)按鍵K1、K2、K3、K4。當(dāng)按鍵K1第一次按下時(shí)，停止計(jì)時(shí)進(jìn)入鬧鐘1的秒設(shè)置，當(dāng)按鍵K1第二、第三次按下時(shí)，分別進(jìn)入鬧鐘1的分設(shè)置和時(shí)設(shè)置，當(dāng)按K1第四 、第五、第六次按下時(shí)分別進(jìn)入鬧鐘2的秒、分、時(shí)設(shè)置，當(dāng)按K1第七 、第八、第九次按下時(shí)分別進(jìn)入鬧鐘3的秒、分、時(shí)設(shè)置，當(dāng)按K1第十 、第二一、第十二次按下時(shí)分別進(jìn)入時(shí)間的秒、分、時(shí)設(shè)置，在K1按下的各階段，可用按鍵K2、K3進(jìn)行時(shí)間和鬧鈴時(shí)間的時(shí)、分、秒進(jìn)行加減設(shè)置；當(dāng)按鍵K1第十三次按下時(shí)恢復(fù)到時(shí)間顯示功能。當(dāng)顯示的時(shí)間和定時(shí)設(shè)置的時(shí)間一致時(shí)，蜂鳴器發(fā)出等時(shí)間斷蜂鳴聲，鬧鈴時(shí)間設(shè)置為60秒。在各個(gè)鬧鐘設(shè)置階段，如果有K4按下，則相應(yīng)鬧鐘功能關(guān)閉或開啟；如在鬧鈴時(shí)有K4按下則提前停止鬧鈴。系統(tǒng)仿真圖如圖5.1所示。圖5.1 系統(tǒng)仿真圖6 總結(jié)通過兩周的努力，完成了電子鬧鐘的設(shè)計(jì)目的，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間的顯示、校時(shí)、設(shè)置鬧鐘、鬧鈴等功能。這期間，我復(fù)習(xí)了單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，并結(jié)合查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)了整體電路以及各模塊的電路，對(duì)照硬件電路編寫對(duì)應(yīng)模塊的子程序，最后將各個(gè)子程序整合到一個(gè)主程序中，完成了設(shè)計(jì)所需功能。在設(shè)計(jì)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(huì)導(dǎo)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(shè)計(jì)比硬件設(shè)計(jì)更重要，而且難度更大。比如寫一個(gè)程序看其功能很少認(rèn)為編寫程序簡(jiǎn)單，但到編程的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)一些細(xì)微的知識(shí)或低級(jí)錯(cuò)誤經(jīng)常犯做不到最后常常失敗，所以有些東西只有學(xué)精弄懂并且要細(xì)心才行，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。我在這次設(shè)計(jì)中收獲頗多。我對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)在實(shí)踐中加深了認(rèn)識(shí)，同時(shí)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(xì)心，一點(diǎn)小的疏忽和懈怠可能導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)失敗。還有一點(diǎn)，自己的設(shè)計(jì)思路不可能憑空產(chǎn)生，只有借鑒別人已有的設(shè)計(jì)并充分消化吸收成為自己的東西，才能做出更好的設(shè)計(jì)作品。參考文獻(xiàn)1 王思明.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京:科學(xué)出版社,2012.2 陳明熒. 89C51單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材M.北京:清華大學(xué)出版社,2003.3 劉瑞新.單片機(jī)原理及應(yīng)用教程M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.4 楊文龍.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002.附錄源程序清單：/*頭文件*#include #include/*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=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,/ 0 1 2 3 4 5 0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0x0ff; / 6 7 8 9 - 滅 void jia(); /定義時(shí)間加函數(shù) void jian(); /定義時(shí)間減函數(shù)/*數(shù)組定義，數(shù)組內(nèi)含有8個(gè)數(shù)值*uchar table18,table28,table38,table48;/*時(shí)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, flag1, wss, cnt, cnt1, alm1, alm2, alm3;/ 1秒 等時(shí) 位閃 次數(shù) 校時(shí) 鬧1 鬧2 鬧3uint flag2;/ 蜂鳴 /*延時(shí)函數(shù)，用于動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管*void delay(uchar i) uchar x,y; for(x=i;x0;x-) for(y=120;y0;y-); /*初始化函數(shù)*void init() TMOD=0x01; /工作方式1 TH0=0x3c; /定時(shí)時(shí)間為：50ms(65536-50000)/256 TL0=0x0b0; /(65536-50000)%256 ET0=1; /打開定時(shí)器 EA=1; /開總中斷 TR0=1; /啟動(dòng)定時(shí)器 /*顯示子函數(shù)，用于顯示時(shí)間數(shù)值*void display() uchar i,j; if(cnt!=10|wss=0) table10=miao%10; /分離秒的個(gè)位與十位 table11=miao/10; else table10=table11=11;if(cnt!=11|wss=0) table13=fen%10; /分離分的個(gè)位與十位 table14=fen/10; else table13=table14=11;if(cnt!=12|wss=0) table16=shi%10; /分離時(shí)的個(gè)位與十位 table17=shi/10; else table16=table17=11; table12=table15=10; j=0x7f; for(i=0;i=7;i+) /從秒到時(shí)的掃描 P3=j;/選通點(diǎn)亮八個(gè)數(shù)碼管 P0=tabletable1i; /顯示數(shù)值 delay(10);/調(diào)用延時(shí)程序 j=_cror_(j,1); /循環(huán)右移 /*顯示子函數(shù)，用于顯示定時(shí)1時(shí)間*void display1() uchar i,j; if(alm1=0) if(cnt!=1|wss=0) table20=miao1%10; /分離秒的個(gè)位與十位 table21=miao1/10; else table20=table21=11; if(cnt!=2|wss=0) table23=fen1%10; /分離分的個(gè)位與十位 table24=fen1/10; else table23=table24=11; if(cnt!=3|wss=0) table26=shi1%10; /分離時(shí)的個(gè)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(shí)的掃描 P3=j; /選通點(diǎn)亮八個(gè)數(shù)碼管 P0=tabletable2i;/顯示數(shù)值delay(10); /調(diào)用延時(shí)程序 j=_cror_(j,1); /循環(huán)右移 /*顯示子函數(shù)，用于顯示定時(shí)2時(shí)間*void display2() uchar i,j; if(alm2=0) if(cnt!=4|wss=0) table30=miao2%10; /分離秒的個(gè)位與十位 table31=miao2/10; else table30=table31=11; if(cnt!=5|wss=0) table33=fen2%10; /分離分的個(gè)位與十位 table34=fen2/10; else table33=table34=11;if(cnt!=6|wss=0) table36=shi2%10; /分離時(shí)的個(gè)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(shí)的掃描 P3=j; /選通點(diǎn)亮八個(gè)數(shù)碼管 P0=tabletable3i; /顯示數(shù)值delay(10); /調(diào)用延時(shí)程序 j=_cror_(j,1); /循環(huán)右移 /*顯示子函數(shù)，用于顯示定時(shí)3時(shí)間數(shù)值*/void display3() uchar i,j; if(alm3=0) if(cnt!=7|wss=0) table40=miao3%10; /分離秒的個(gè)位與十位 table41=miao3/10; else table40=table41=11;if(cnt!=8|wss=0) table43=fen3%10; /分離分的個(gè)位與十位 table44=fen3/10;else table43=table44=11;if(cnt!=9|wss=0) table46=shi3%10; /分離時(shí)的個(gè)位與十位 table47=shi3/10;else table46=table47=11; else table40=table41=table43=table44=table46=table47=10; table42= table45=10; j=0x7f; for(i=0;i=20) /判斷是否到一秒 wss=wss; flag=0; /到了，則標(biāo)志位清零 if(cnt1!=0) miao4+; /秒加1 if( miao459) /判斷秒是否到60s miao4=0; /到了，則清零 fen4+; /分加1 if(fen459) /判斷分是否到1min fen4=0; /到了，則清零 shi4+; /時(shí)加1 if(shi423) /判斷時(shí)是否到24h shi4=0; /到了，則清零 else miao+; /秒加1 if( miao59) /判斷秒是否到60s miao=0; /到了，則清零 fen+; /分加1 if(fen59) /判斷分是否到1min fen=0; / 到了，則清零 shi+; /時(shí)加1 if(shi23) / 判斷時(shí)是否到24h shi=0; /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、12、13次，調(diào)用計(jì)時(shí)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) 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(miao159) /判斷秒是否大于60，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(fen159) /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(shí)加1 if(shi123) /判斷時(shí)是否大于23 shi1=0; /是，則時(shí)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(miao259) /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 fen2+; /是，則分加1 if(fen259) /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(shí)加1 if(shi223) /判斷時(shí)是否大于23 shi2=0; /是，則時(shí)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(miao359) /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(fen359) /判斷分是否大于60 fen3=0; /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(shí)加1 if(shi323) /判斷時(shí)是否大于23 shi3=0; /是，則時(shí)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(miao59) /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(fen59) /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 shi+; /是，則時(shí)加1 if(shi23) /判斷時(shí)是否大于23 shi=0; /是，則時(shí)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(shí)減1 shi1-; if(shi1=255) /判斷時(shí)是否減到255，是，則時(shí)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(shí)減1 shi2-; if(shi2=255) /判斷時(shí)是否減到255，是，則時(shí)置23 shi2=23; if(cnt=7) /判斷key1按下的次數(shù)是否為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(shí)減1 shi3-; if(shi3=255) /判斷時(shí)是否減到255，是，則時(shí)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