基于AT89C51的電子定時鬧鐘設(shè)計

1、單片機(jī)課程設(shè)計題目名稱： 基于AT89C51的電子定時鬧鐘設(shè)計 專業(yè)班級： 測控1404 學(xué)生姓名： 高博 學(xué) 號： 201423030418 指導(dǎo)教師： 郭廣靈 成績：評語：指導(dǎo)老師簽名： 日期： 單片機(jī)系統(tǒng) 課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名高博專業(yè)班級測控1404學(xué)號201423030418題 目 基于AT89C51的電子定時鬧鐘設(shè)計課題性質(zhì)單片機(jī)課程設(shè)計課題來源題目自擬指導(dǎo)教師 郭廣靈主要內(nèi)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(kuò)充控制家電開啟和關(guān)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(wù)要求（進(jìn)度）第1-2天：熟悉課程設(shè)計任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)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(shè)計要有詳細(xì)論述。第5-6天：軟件設(shè)計，編寫程序。第7-8天：實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。第9-10天：撰寫課程設(shè)計報告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計正確，篇幅合理主要參考資料1余發(fā)山單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)中國礦業(yè)大學(xué)出版社。2孫涵芳MCS-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用M 北京：北京航空航天大學(xué)出版社1996-43王義軍.單片機(jī)原理及應(yīng)用習(xí)題與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書M.北京：中國電力出版社，2006。4陳

3、明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計實(shí)訓(xùn)教材M.北京，清華大學(xué)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(jī)技術(shù)和數(shù)字鐘簡介31.2設(shè)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(diǎn)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(shè)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(shè)計94.1主流程94.2鬧鐘的實(shí)現(xiàn)105 系統(tǒng)調(diào)試106 設(shè)計心得117 參考文獻(xiàn)128 源程序121 系統(tǒng)概述1.1單片機(jī)技術(shù)和數(shù)字鐘簡介單片機(jī)是單

4、片微型計算機(jī)的簡稱，它是一種特殊的計算機(jī)。它特別適合于控制領(lǐng)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(nèi)部包含有計算機(jī)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(jī)集成度高、功能強(qiáng)、通用性好，而且體積小、重量輕、能耗、低價格便宜，只要和適當(dāng)?shù)能浖坝布O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個獨(dú)立的單片機(jī)控制的功能系統(tǒng)，單片機(jī)也成為目前測量控制應(yīng)用系統(tǒng)的優(yōu)選機(jī)種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部件。 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進(jìn)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(nèi)裝化等

5、幾個方面發(fā)展。單片機(jī)應(yīng)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(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，和傳統(tǒng)控制技術(shù)相比有革命性的進(jìn)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(jī)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(shù)實(shí)現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機(jī)械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)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(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字電路實(shí)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(yīng)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(xué)習(xí)中不可缺少的好幫手。由于時鐘的實(shí)用性和在人們生活中的重要性，所以嘗試設(shè)計以單片機(jī)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?nèi)找嬖鲩L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(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等功能，本設(shè)計中LCD電子時鐘采用LCD顯示時間和日期年月，直觀實(shí)用，而且可以方便的校

7、調(diào)，附帶的萬年歷和定時功能也是很方便和實(shí)用的.1.2設(shè)計本電子定時鬧鐘的目的 復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)過的知識，利用此課程設(shè)計正好可以對所學(xué)習(xí)過的知識進(jìn)行系統(tǒng)的回顧和總結(jié)拓展知識面，課堂的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了設(shè)計的要求的，這就需要我們?nèi)ブ鲃诱覍じ嗟馁Y料，了解更多的知識.培養(yǎng)了設(shè)計能力和解決實(shí)際實(shí)際問題的能力，同時增強(qiáng)了自學(xué)能力，通過設(shè)計完整的單片機(jī)系統(tǒng)也初步掌握了組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試等能力。通過本LCD電子種的設(shè)計初步了解了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)研制過程，軟件和硬件設(shè)計的方法。1.3本電子定時鬧鐘的功能和特點(diǎn)介紹本電子定時鬧鐘是一種種基于單片機(jī)技術(shù)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(shè)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(shí)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(shè)定定時時間、修改定時時間，鬧鈴功能，預(yù)設(shè)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(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)AT89C51作為本設(shè)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(jī)外圍接有定時報警系統(tǒng)，定時時間到，揚(yáng)聲器發(fā)出報警聲，提示預(yù)先設(shè)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(fù)位電路、控制電路、LED顯示，報警電路，芯片選用AT89C51 單片機(jī)。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(jī)，片內(nèi)含4KB的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器（ROM）和128 B的隨機(jī)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(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

10、Flash存儲單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)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(jī)，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)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(jìn)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(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。3硬件設(shè)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(shè)計圖3.3 I/O分配 89C51單片機(jī)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(qū)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(kuò)展時，P0可作為分時復(fù)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(yàn)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(diào)節(jié)端，電壓調(diào)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(diào)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(shí)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(shè)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(shí)現(xiàn)鬧鐘功能的實(shí)現(xiàn)涉及到兩個方面：鬧鈴時間設(shè)定和是否鬧鈴判別與相應(yīng)處理。鬧鈴時間設(shè)定模塊的設(shè)計可參照時間設(shè)定模塊，這里著重闡述鬧鈴判別與處理模塊的設(shè)計問題。鬧鈴判別與鬧鈴處理的關(guān)鍵在于判別何時要進(jìn)行鬧鈴。當(dāng)時十位、時個位、分十位、分個位中任一位

14、發(fā)生改變（進(jìn)位）時，就必須進(jìn)行鬧鈴判別。程序設(shè)計思想如圖。 圖8：程序設(shè)計思路圖5 系統(tǒng)調(diào)試 打開ISIS 7professional軟件，點(diǎn)擊上面的調(diào)試，把源程序運(yùn)行后得到的hex文件寫入單片機(jī)c51中，然后開始調(diào)試。經(jīng)過反復(fù)的防真和調(diào)試，此鬧鐘可以實(shí)現(xiàn)所有的功能，既可以顯示日期時間，也可以方便的調(diào)整日期和時間，定鬧鐘的功能也正常。6 設(shè)計心得單片機(jī)是計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是經(jīng)濟(jì)實(shí)用開發(fā)簡便的高科技產(chǎn)品，在當(dāng)今工業(yè)控制、家電等領(lǐng)域占據(jù)廣泛的市場。通過此次單片機(jī)課程設(shè)計來設(shè)計個簡單的數(shù)字鬧鐘，我鞏固了自己學(xué)習(xí)的單片機(jī)知識，來初步了解了小型單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)用，并提高自己實(shí)際動手能力。，課程設(shè)

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(xiàn)查詢等方法，找出了設(shè)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(shè)計任務(wù)。這次自己所做的設(shè)計取得了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)，提高了自己的動手能力，為將來的學(xué)習(xí)和工作很有好處。通過這次課程設(shè)計我學(xué)到了很多全新的在課堂上沒法學(xué)到的知識，同時也加深了以前所學(xué)知識的理解，也增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的操作能力。但是，在實(shí)際的編程以及調(diào)試程序過程中，我發(fā)現(xiàn)自己應(yīng)該學(xué)的還有太多太多。光靠書本上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)行不通的！ 總之，理論必須和實(shí)際結(jié)合才有威力，知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價值！所學(xué)的東西最終是要面向社會，是在以后的工作能夠更好的應(yīng)用，此時的知識積累是為

16、以后的工作做好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。7 參考文獻(xiàn)1余發(fā)山單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)中國礦業(yè)大學(xué)出版社。2孫涵芳MCS-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用M 北京：北京航空航天大學(xué)出版社1996-4。3王義軍.單片機(jī)原理及應(yīng)用習(xí)題與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書M.北京：中國電力出版社，2006。4陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計實(shí)訓(xùn)教材M.北京，清華大學(xué)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(shí)驗(yàn)名 : 定時器實(shí)驗(yàn)* 使用的IO : * 實(shí)驗(yàn)效果 :1602顯示時鐘，按K3進(jìn)入時鐘設(shè)置，按K1選擇設(shè)置的時分秒，按K2選擇*選擇設(shè)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