基于單片機(jī)的定時(shí)鬧鐘課程設(shè)計(jì)報(bào)告書教材

1、任務(wù)書一、設(shè)計(jì)目的本設(shè)計(jì)主要是對(duì) 51 單片機(jī)的一個(gè)方面的擴(kuò)展，是能實(shí)現(xiàn)一般定 時(shí)鬧鐘功能的設(shè)計(jì)。需要實(shí)現(xiàn)某一功能時(shí)，按對(duì)應(yīng)的按鍵即可，經(jīng)過 多次驗(yàn)證，此設(shè)計(jì)靈活簡(jiǎn)便，可以實(shí)現(xiàn)顯示、定時(shí)、修改定時(shí)、定時(shí) 時(shí)間到能發(fā)出報(bào)警聲的功能。二、設(shè)計(jì)要求1 、能顯示時(shí)時(shí)分分秒秒。2 、能夠設(shè)定定時(shí)時(shí)間，并修改定時(shí)時(shí)間3 、定時(shí)時(shí)間到能發(fā)出警報(bào)聲。目錄1. 緒論 12. 方案論證 1.3. 方案說明 2.4. 硬件方案設(shè)計(jì) 2.4.1單片機(jī) STC89C52 2.4.2 時(shí)鐘電路 4.4.3 數(shù)碼管顯示電路 4.4.4 鍵盤電路 6.4.5 報(bào)警電路 7.5. 軟件方案設(shè)計(jì) 7.5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 7.5

2、.2 鍵盤程序 7.5.3 LED 8.5.4 音響報(bào)警電路 8.5.5 程序流程圖 8.6. 調(diào)試 97. 小結(jié) 1.0.8. 參考文獻(xiàn) 1.1.9. 附錄：定時(shí)鬧鐘源程序 1.2.1.緒論系統(tǒng)采用單片機(jī)STC89C52乍為本設(shè)計(jì)的核心元件，在其基礎(chǔ)上外圍擴(kuò)展芯 片和外圍電路，附加時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，鍵盤接口及LED顯示器。鍵盤采用獨(dú)立連接式。還有定時(shí)報(bào)警系統(tǒng)，即定時(shí)時(shí)間到，通過揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲，提示預(yù) 先設(shè)定時(shí)間時(shí)間到，從而起到定時(shí)作用。外圍器件有LED顯示驅(qū)動(dòng)器及相應(yīng)的顯示數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)與制作可采用單 片機(jī)來完成。由于其功能的實(shí)現(xiàn)主要通過軟件編程來完成 , 那么就降低了硬件電 路的復(fù)雜性

3、 ,而且其成本也有所降低 , 所以在該設(shè)計(jì)與制作中采用單片機(jī) STC89C52它是低功耗、高性能的 CMO型8位單片機(jī)。片內(nèi)帶有 8KB的Flash 存儲(chǔ)器,且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。另外,STC89C52勺指令系統(tǒng)和引 腳與8051完全兼容,片內(nèi)有512B的RAM 32條I/O 口線、3個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、 4 個(gè)外部中斷、一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)） 等。在LED顯示器中，分成靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩類，在這個(gè)設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)中 主要用了它的動(dòng)態(tài)顯示功能， 動(dòng)態(tài)顯示器利用了人視覺的短暫停留， 在數(shù)據(jù)的傳 輸中是一個(gè)一個(gè)傳輸?shù)?，且先傳輸?shù)臀?/p>

4、。2. 方案論證單片機(jī)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(qiáng)大， 而且可以隨時(shí)的更新系統(tǒng)，進(jìn)行不同狀態(tài)的組合。本系統(tǒng)采用單片機(jī)STC89C52乍為本設(shè)計(jì)的核心元件，利用兩個(gè) 4位7段共 陰LED作為顯示器件。接入共陰LED顯示器，可顯示時(shí)，分鐘，秒，單片機(jī)外圍 接有定時(shí)報(bào)警系統(tǒng)，定時(shí)時(shí)間到，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，提示預(yù)先設(shè)定時(shí)間到。電路由下列部分組成：時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、控制電路、LED顯示、報(bào)警電路，芯片選用STC89C52片機(jī)。系統(tǒng)基本框圖如圖 2.1 所示：20時(shí)鐘電路STC89C52鍵盤電路圖2.1系統(tǒng)基本框圖3. 方案說明此設(shè)計(jì)主要是通過單片機(jī)系統(tǒng)，綜合運(yùn)用定時(shí)器、中斷

5、、數(shù)碼顯示等知識(shí)設(shè) 計(jì)一個(gè)可定時(shí)的電子鐘。它包括系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，Proteus軟件仿真等部分。系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的重要組成部分，在這部分詳細(xì)介紹了時(shí) 鐘原理，硬件設(shè)計(jì)，數(shù)碼管LED以及在設(shè)計(jì)過程中考慮到技術(shù)指標(biāo)，機(jī)型的選 擇，器件的選擇等一系列問題。硬件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，以及在所選機(jī)型的基礎(chǔ)上，確定系統(tǒng)擴(kuò)展所要用的存儲(chǔ)器，I/O電路及有關(guān)外圍電路等然后設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的電路原 理圖。合理的軟件結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)出一個(gè)性能優(yōu)良的單片機(jī)應(yīng)用性系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)，因此必須充分重視。在本設(shè)計(jì)中采用應(yīng)用廣泛的 C語言。用Proteus軟件仿真檢查 設(shè)計(jì)是否合理。4. 硬件方案

6、設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī) STC89C52STC89C5是一個(gè)低電壓，高性能CMO型 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù) 擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器（ROM和512B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM，器件采用STC公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī) 的STC89C52!供了高性價(jià)比的解決方案。其引腳圖如下圖4.1所示：P1.0 龍P1.1 三P1.2 言P1.3 匹P1.4 巨P1.5 |262P1.6 工P1.7 |282RST叵P3.o U02P3.1 HTP3.2 U22P3.3 TTP3.4

7、匹P3.5 匹P3.6 電 P3.7 yrr XTAL2U82 xtal1T9GNDF20STC89C5240 | VCc 29 P0.0 381 P0.1P0.2 內(nèi) P0.3 35| P0.4 何 P0.5 3T| P0.6 3T| P0.7 3T| EA 301 ALE 29| PSEN 28| P2.7 勿 P2.6 26| P2.5 23 P2.4 2T| P2.3 勿 P2.2 121 P2.1 勿 P2.0圖 4.1 STS89C52STC89C52具體介紹如下：1）主電源引腳（2根）VCC（40）:電源輸入，接+ 5V電源GND（20）:接地線2）外接晶振引腳（2根）XTAL1

8、（19）:片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2（18）:片內(nèi)振蕩電路的輸出端3）控制引腳（4根）RST/VPP（9）:復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG（30）地址鎖存允許信號(hào)PSEN（29）:外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP（31）:程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令， 如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。4）可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C5單片機(jī)有4組8位的可編程I/O 口，分別為P0 P1、P2、P3 口, 每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。PO口（3932）: 8位雙向I/O 口線，名稱為P0.0P0.7P1 口（18

9、）: 8位準(zhǔn)雙向I/O 口線，名稱為P1.0P1.7P2 口（2128）: 8位準(zhǔn)雙向I/O 口線，名稱為P2.0P2.7P3 口（1017）: 8位準(zhǔn)雙向I/O 口線，名稱為P3.0P3.74.2時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本系統(tǒng)中STC89C5單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式是采 用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 振蕩晶體可在1.2MHz12MHz之間。電 容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、 大小和振蕩電路起振速 度有少許影響，一般可在 20pF100pF之間取值。STC89C52單片機(jī)的時(shí)鐘電路 如圖4.2所示。XTAL

10、230pF1= 12MHz STC89C5230pFXTAL1圖4.2時(shí)鐘電路4.3數(shù)碼管顯示電路單片機(jī)中通常使用7段LED LED是發(fā)光二極管顯示器的縮寫。LED顯示器 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，體積小，亮度高，電壓低，可靠性高，壽命長(zhǎng)，響應(yīng) 速度快，顏色鮮艷，配置靈活，與單片機(jī)接口方便而得到廣泛應(yīng)用。LED顯示器是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示部件，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆劃發(fā)光，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。LED 顯示器有多種形式，如：“米”字型顯示器，點(diǎn)陣顯示器和七段數(shù)碼顯示器等， 在單片機(jī)系統(tǒng)中使用最多的是七段數(shù)碼顯示器。LED七段數(shù)碼顯示器由8

11、個(gè)發(fā)光二極管組成顯示字符，根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管 的連接形式不同，LED有共陰極和共陽極兩種，如圖4.3.1所示為4為7段共陰 數(shù)碼管的引腳圖。1D D 0 尸=ii 【i 000ir i111 i10011 1J11111 1口1A1afA2 A3be d dp c g A4圖4314段共陰數(shù)碼管引腳圖采用高亮共陰型S位數(shù)碼管，為示區(qū)別，顯示秒的兩個(gè)數(shù)碼管個(gè)頭較小，另 外4個(gè)較大。共陰數(shù)碼管連接線路如下：一般用7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成顯示數(shù)字和 符號(hào)，另外還用一段發(fā)光二極管顯示小數(shù)點(diǎn)。 這種顯示器一般分為兩種，共陽極 顯示器和共陰極顯示器，共陽極顯示器是把每個(gè)二極管的正端連在一起，共陰極 顯示器是把每

12、個(gè)二極管的陰極連在一起。一只顯示器是有 8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成， 當(dāng)把某段加正向電壓時(shí)，則該段所對(duì)應(yīng)的筆劃亮，不加正向電壓則暗，為了保護(hù) 各段不受損壞需要加限流電阻，無論是共陽極顯示器還是共陰極顯示器，它的8段排列順序都是一樣的：A段、B段、C段、D段、E段、F段、G段和DP段。在 單片機(jī)中通常使用7段LED數(shù)碼管的顯示電路如下圖432所示：U1圖432數(shù)碼管的顯示電路KTAL1POOAOd pXTAL12930亍12 3 4 5 6 78XTAL2RSTP&ENALEEAP1 WT2P1.1/T2EX2 3 4 5 6 7p p p p p PATB9C52PO.O/ADOPO.1/AD1P0

13、2/AD2PO 3/AD3P0.J/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2 CMA8P2 1/A9 P2 2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12P2 &A13 P2 A14 P2.7/A15P3.0/RXD pa.irrxD P3.2/INT0 P3.3/INT1 戸3.4皿P3 5/T1P3.6/WRP3.7yRD373634212223242526107T12亙1415161?R4czJ70M 5PNPLS1SPEAKER圖4.5 報(bào)警電路5. 軟件方案設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)軟件主要有主程序模塊，定時(shí)中斷服務(wù)程序，中斷等待服務(wù)程序，鍵 盤程序，顯示子程序服

14、務(wù)程序等六大模塊組成， 因?yàn)镃語言容易理解和記憶，所 以我們用C語言來寫此程序。5.2鍵盤程序鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)循環(huán) 主程序，一旦有鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束后再返回5.3 LED七段LED由七個(gè)發(fā)光二極管按日字排開，所有發(fā)光二極管的陽極連在一起成 共陽極，陰極連在一塊稱共陰極接法。當(dāng)采用芯片驅(qū)動(dòng)時(shí)不需要加限流電阻， 其 他情況下一般應(yīng)外接限流電阻。 動(dòng)態(tài)顯示電路有顯示塊，字形碼封鎖驅(qū)動(dòng)器，字 位鎖存驅(qū)動(dòng)器三部分組成。5.4音響報(bào)警電路在STC89C5外圍的一個(gè)管口上加蜂鳴器，通過軟件與硬件的結(jié)合可實(shí)現(xiàn)定 時(shí)鬧鐘功能。5.5程序流程圖6

15、調(diào)試設(shè)幾個(gè)按鍵從左往右為 K1,K2,K3。K1與P1.0相連，K2與P1.1相連,K3與 P1.2相連。按一下啟動(dòng)開關(guān)，顯示為時(shí)間顯示。按一下K1，進(jìn)入時(shí)間顯示的小時(shí)設(shè)定狀態(tài)；按兩下K1,進(jìn)入時(shí)間顯示的分鐘設(shè)定狀態(tài)；按三下K1，進(jìn)入定時(shí)的小時(shí)設(shè)定狀態(tài)；按四下K1，進(jìn)入定時(shí)的分鐘設(shè)定狀態(tài)；按五下K1，退出設(shè)定，進(jìn)入當(dāng)前時(shí)間顯示狀態(tài)；K2和K3分別是對(duì)當(dāng)前設(shè)定值的加和減。如下圖 6.1和6.2 所示。ClHFzn rr1x=KTAUPf W3 PI VT3MPJ也煜r2 MI36.1調(diào)時(shí)仿真效果圖旳噸 PZ 辭!口PZ TftlSP3CHUD nirrsP3STflP33MWTI 峠呦06-?n

16、 U圖6.2定時(shí)仿真效果圖7.小結(jié)在做課程設(shè)計(jì)的過程中，我進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到全面專業(yè)知識(shí)以及邏輯思考方式對(duì) 研究問題的重要性，同時(shí)我也更加具體的掌握了課程設(shè)計(jì)的基本方法。經(jīng)過不斷的努力，我終于完成了這次課程設(shè)計(jì)，總的來說，我學(xué)到了不少的 東西，知道了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。 在設(shè)計(jì)過程中我遇到了很多的困難， 但沒 放棄，查閱了許多相關(guān)的書籍，自己獨(dú)立思考和借鑒了前人的許多優(yōu)秀成果， 并 與所學(xué)的知識(shí)緊密的結(jié)合了起來。我相信這過程對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作有著積極 的影響，并搭好了平臺(tái)。通過這次設(shè)計(jì)，我對(duì)這門課有了更好的理解，尤其結(jié)合了這幾年學(xué)的相關(guān)的 專業(yè)知識(shí)，對(duì)各門課都有了一個(gè)較全面的理解。 這必將對(duì)我以

17、后的學(xué)習(xí)和工作有 很大的幫助。本次課程設(shè)計(jì)的定時(shí)鬧鐘電路，可以滿足人們的基本要求，但因?yàn)?知識(shí)水平有限，此電路中存在一定的問題，雖可以通過增加電路解決，但過于復(fù) 雜和現(xiàn)有水平有限，本次設(shè)計(jì)就未深入涉及，想要更好的改進(jìn)電路，需要進(jìn)一步 的努力，如果有好的意見，希望老師給予支持指導(dǎo)。8.參考文獻(xiàn)1 何立民 . 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 10. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社2 林立 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 . 北京：電子工業(yè)出版社3 沙占友等 . 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) . 西安：電子工業(yè)出版社4 江力.蔡駿.王艷春 .董澤芳 .單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù) .北京，清華大學(xué)出版社5 潘永紅 . 柳殊 . 單片機(jī)原理與應(yīng)

18、用 . 西安，西安電子科技大學(xué)出版社9.附錄：定時(shí)鬧鐘源程序#include unsigned char led12=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0x00;/ 用一維數(shù)組定義 0-9 、橫杠、全滅unsigned char a8;unsigned char second=0,minute=0,hour=1;unsigned char minute1=0,hour1=0;unsigned char b8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; / 掃描unsigned ch

19、ar k=0;unsigned int temp; / 記錄毫秒為秒的變量unsigned char M,S_flag; /M 是 模式，更新時(shí) 間的種 模式加上正常 模式S_flag 閃爍標(biāo)志sbit K仁 P1A0;sbit K2=PM1；sbit K3=P1A2;sbit BEEP=P3A3；void delay(unsigned n)/0.2 毫秒int x,y；for(x=0；xn；x+)for(y=0；y24；y+)；/ 定時(shí)器中斷函數(shù)/ 定時(shí) ms/ 配合定時(shí)器定時(shí) svoid time1() interrupt 3 TH1=0xfc；TL1=0x18；temp+； if(tem

20、p=1000)temp=0；second+； if(second=59)second=0； if(minute59) minute+； elseminute=0;hour+;hour%=24;/ 鬧鐘時(shí)間到 if(hour1=hour&minute1=minute&second10) if(M=0) BEEP=!BEEP; if(temp%250=0) / 每 msS_flag=!S_flag; / 閃爍標(biāo)志位取反 if(k=8) k=0;P0=ak;P2=bk+;delay(1);P2=0xff; void display()switch(M)case 0: a0=ledhour/10; a

21、1=ledhour%10; a2=led10; a3=ledminute/10; a4=ledminute%10; a5=led10; a6=ledsecond/10; a7=ledsecond%10;break;case 1: if(S_flag=1) a0=ledhour/10; a1=ledhour%10; else a0=led11;a1=led11;a2=led10;a3=ledminute/10;a4=ledminute%10; a5=led10; a6=ledsecond/10; a7=ledsecond%10;break;case 2:a0=ledhour/10; a1=led

22、hour%10; a2=led10; if(S_flag=1)a3=ledminute/10; a4=ledminute%10;elsea3=led11;a4=led11;a5=led10;a6=ledsecond/10;a7=ledsecond%10; break;case 3:if(S_flag=1)a0=ledhour1/10; a1=ledhour1%10;elsea0=led11;a1=led11;a2=led10;a3=ledminute1/10;a4=ledminute1%10;a5=led11;a6=led11;a7=led11;break;case 4: a0=ledhour1/10; a1=ledhour1%10; a2=led10; if(S_flag=1) a3=led