應(yīng)用電子技術(shù)畢業(yè)論文正稿

可編輯版/可編輯版遼東學(xué)院機(jī)電學(xué)院高職專業(yè)畢業(yè)論文〔設(shè)計應(yīng)用單片機(jī)電子鬧鐘設(shè)計學(xué)生姓名：朱孟澤學(xué)院：機(jī)電學(xué)院專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)班級：Z0905學(xué)號：0643090519指導(dǎo)教師：審閱教師：完成日期：遼東學(xué)院EasternLiaoningUniversity可編輯版可編輯版摘要51電子鬧鐘是集電子技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)為一體的高產(chǎn)品,具有按時鬧鈴,使用方便等優(yōu)點(diǎn)。本論文從51電子鬧鐘系統(tǒng)的功能,硬件電路設(shè)計,軟件設(shè)計和產(chǎn)品介紹四部分分別論述這一系統(tǒng)。本系統(tǒng)51電子鬧鐘硬件部分結(jié)構(gòu)簡單、成本低,具有比較好的市場前景?，F(xiàn)代的快節(jié)奏生活給人們的精神上帶來了很大壓力。如何排解或緩解這些壓力已經(jīng)成為很多人和探索者多年來的一個重要研究項目,電子鬧鐘關(guān)鍵詞：51電子鬧鐘；單片機(jī)；數(shù)碼管顯示目錄摘要I一、緒論1<一>概述11．51電子鬧鐘發(fā)展趨勢12．本課題研究的主要內(nèi)容1〔二51電子鬧鐘簡介11．開發(fā)的目的和意義12．51電子鬧鐘的優(yōu)點(diǎn)23．51電子鬧鐘的特點(diǎn)2二、系統(tǒng)方案的設(shè)計3〔一系統(tǒng)概述31．系統(tǒng)功能描述32．系統(tǒng)方案的確定33．系統(tǒng)設(shè)計思路與步驟3〔二芯片基本工作原理及其應(yīng)用41．AT89S51簡介42．引腳介紹53．電源64．存儲器65．應(yīng)用6〔三LM386簡介61．LM386介紹62．LM386特點(diǎn)6〔四74HC245簡介7三、系統(tǒng)的設(shè)計8〔一系統(tǒng)硬件設(shè)計81．單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計82．按鍵電路的設(shè)計93．復(fù)位電路的設(shè)計94．顯示電路的設(shè)計11〔二系統(tǒng)軟件的設(shè)計111．軟件設(shè)計112．整個系統(tǒng)軟件部分的總體設(shè)計15四、系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析16〔一系統(tǒng)的調(diào)試方法161．輸入按鍵的調(diào)試162．復(fù)位電路的調(diào)試163．顯示電路的調(diào)試164．整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)16〔二系統(tǒng)的性能分析16結(jié)論18參考文獻(xiàn)19致謝20附錄A原理圖21附錄B〔程序22一、緒論<一>概述電子鬧鐘在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天,千家萬戶都少不了它,所以很多家庭個人都需要有一個電子鬧鐘,為人們提供報時方便,但普通電子鬧鐘不夠方便實(shí)用。本文給出了一種以51芯片電子鬧鐘設(shè)計方法,從而給人們帶來更為方便的工作與生活。1．51電子鬧鐘發(fā)展趨勢現(xiàn)代的快節(jié)奏生活給人們的精神上帶來了很大壓力。如何排解或緩解這些壓力已經(jīng)成為很多人關(guān)心的問題。單片機(jī)電子鬧鐘是具發(fā)前鬧鐘創(chuàng)新性的系統(tǒng),它代表了時代的發(fā)展趨勢。20XX,無論從國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展趨勢,還是從鬧鐘市場準(zhǔn)入的要求來看,節(jié)能、環(huán)保、創(chuàng)新都已成為中國家電企業(yè)無法回避的大問題。在原材料價格不斷上漲、下游渠道商實(shí)力膨脹、價格戰(zhàn)越來越激烈、行業(yè)利潤日趨微薄的背景下,日前,中國的電子鬧鐘在節(jié)能化、環(huán)?；?、創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變過程中,正進(jìn)行新一輪鬧鐘賽跑。目前,國內(nèi)專業(yè)51電子鬧鐘廠家的數(shù)量正在迅速增長。51電子鬧鐘市場在未來的三五年內(nèi)會高速增長,新技術(shù)、新產(chǎn)品也會不斷出現(xiàn)并投入應(yīng)用。2．本課題研究的主要內(nèi)容設(shè)計一個51電子鬧鐘〔1能隨意設(shè)定走時起始時間?！?12小時／24小時兩種制式可選,以適應(yīng)不同的需要?！?能指示秒節(jié)奏,即秒指示〔4采用交直流供電電源。與石英鐘不同的是,電子鐘一般采用數(shù)碼管等顯示介質(zhì),因而必須以交流供電為主,以直流電源為后備輔助電源,并能自動切換。該設(shè)計主要包括:按鍵、顯示程序單元部分。、AT89S51單片機(jī)芯片、74HC245驅(qū)動LED顯示電路,集成電路74HC245和LM386各1個.〔二51電子鬧鐘簡介1．開發(fā)的目的和意義目的：設(shè)計一個51電子鬧鐘的,該鬧鐘可由使用者自己設(shè)定一個時間,若想設(shè)置鬧鈴,應(yīng)先按下復(fù)位按鍵,然后長時間按下"設(shè)置"按鍵,第一個數(shù)碼管會顯示"C",然后變?yōu)?00-00-00",此時進(jìn)入鬧鈴設(shè)置狀態(tài),設(shè)置方法跟上面一樣,鬧鈴設(shè)置完后,下一步要設(shè)置當(dāng)前時間,調(diào)整方法跳到第一步。這樣設(shè)置好后,她就能按照主人的意思,定時的把你鬧醒啦！意義：電子鬧鐘已經(jīng)是現(xiàn)代生活中經(jīng)常用到的工具之一,傳統(tǒng)的電子鬧鐘只是機(jī)械控制,另外,體積也很大,又不美觀也不實(shí)用.而現(xiàn)在我設(shè)計的電子鬧鐘是用單片機(jī)做的.只要簡單的設(shè)置好后,她就能按照主人的意思,定時的把你鬧醒啦！也能給人們的生活帶來方便。2．51電子鬧鐘的優(yōu)點(diǎn)〔1、簡單好用、美觀、體積小、實(shí)用。〔2、用電量少、電壓低,節(jié)能、環(huán)保、創(chuàng)新。按鍵、顯示程序單元部分。AT89S51單片機(jī)芯片、74HC245驅(qū)動LED顯示電路。外接3個按鈕組成鍵盤,AT89S51為51內(nèi)核。另外,AT89S51本身無專門的液晶驅(qū)動接口,因此,本時鐘采用數(shù)碼管顯示方式。數(shù)碼管作為一種主動顯示器件,具有亮度高、價格便宜等優(yōu)點(diǎn),而且市場上也有專門的時鐘顯示組合數(shù)碼管。51電子鬧鐘的用途：我設(shè)計的電子鬧鐘是用單片機(jī)做的.只要簡單的設(shè)置好后,她就能按照主人的意思,定時的把你鬧醒啦！也能給人們的生活、工作學(xué)習(xí)帶來方便。3．51電子鬧鐘的特點(diǎn)1.幫助您排解或緩解那些來自現(xiàn)實(shí)生活的壓力2.數(shù)碼管作為一種主動顯示器件,亮度高、價格便宜等,顯示數(shù)字清晰。3.簡單好用,可任意設(shè)24式時間。4.使用LED發(fā)光,省電,燈泡壽命長。二、系統(tǒng)方案的設(shè)計〔一系統(tǒng)概述1．系統(tǒng)功能描述本系統(tǒng)是利用AT89S51為51內(nèi)核,集成電路74HC245和LM386各1個.制作完成一個電子鬧鐘,該設(shè)計中采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示,因此,本時鐘采用數(shù)碼管顯示方式。充分體現(xiàn)系統(tǒng)的簡易性。使我們了解簡易鬧鐘的設(shè)計方法,并自己動手設(shè)計電路和編寫實(shí)現(xiàn)鬧鐘功能的程序。簡易鬧鐘要實(shí)現(xiàn)以下功能：1、、能正確顯示鬧鐘的走時2、可以進(jìn)行當(dāng)前時間的設(shè)置3、可以設(shè)置鬧鐘時間,并在時間到時發(fā)出響聲。整個系統(tǒng)的任務(wù)要求：1輸入數(shù)字按鍵的功能。保證數(shù)字的輸入。2復(fù)位電路的功能。所有時間回到初始化狀態(tài),用于啟動設(shè)定時間參數(shù)〔對時或定鬧；3顯示電路的功能。當(dāng)輸入數(shù)字時顯示24小時時間功能。4鬧鈴功能設(shè)置好鬧鈴時間后.能按設(shè)置好的時間準(zhǔn)時鬧鈴。2．系統(tǒng)方案的確定根據(jù)以上各模塊并結(jié)合顯示屏的功能及元器件材料的情況,決定采用AT89S51為51內(nèi)核顯示設(shè)計方案。3．系統(tǒng)設(shè)計思路與步驟先進(jìn)行系統(tǒng)的整體規(guī)劃確定整個系統(tǒng)的功能,然后按照每個功能的具體要求,進(jìn)行各個模塊的實(shí)物設(shè)計并逐個調(diào)試,待全部通過后,進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào),最終實(shí)現(xiàn)一個完整的系統(tǒng),并制成印刷線路板。整個系統(tǒng)的設(shè)計步驟如下：在單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,完成按鍵電路和復(fù)位電路的設(shè)計。完成顯示電路、數(shù)字按鍵、復(fù)位電路。具有3個功能按鍵:1、在復(fù)位后的待機(jī)狀態(tài)下,用于啟動設(shè)定時間參數(shù)〔對時或定鬧；2、在設(shè)定時間參數(shù)狀態(tài)而且不是設(shè)定最低位〔即分個位的狀態(tài)下,用于結(jié)束當(dāng)前位的設(shè)定,當(dāng)前設(shè)定位下移；3、在設(shè)定最低位〔分個位的狀態(tài)下,用于結(jié)束本次時間設(shè)定。2>＋１鍵,用于對當(dāng)前設(shè)定位〔編輯位進(jìn)行加1操作,根據(jù)12／24小時工作模式和正在編輯的當(dāng)前位的含義〔時十位、時個位、分十位、分個位自動進(jìn)行數(shù)據(jù)的上限和下限判斷。例如,對12小時制,小時的十位只能是0、1,如果當(dāng)前值為0,則按＋1鍵后為1,再按＋1鍵則又回復(fù)到0。把以上各個模塊聯(lián)結(jié)起來,整體調(diào)試功能。整個系統(tǒng)的原理框圖如圖2-1所示ＣＰＵＣＰＵ按鍵與按鈕電路復(fù)位等輔助電路４位數(shù)碼管顯示電路鬧鈴聲光指示電路電源系統(tǒng)圖1整個系統(tǒng)的原理圖〔二芯片基本工作原理及其應(yīng)用1．AT89S51簡介AT89S51是一個低功耗,高性能CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含4kBytesISP<In-systemprogrammable>的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元,功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。2．引腳介紹AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個引腳,4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器,128bytes的隨機(jī)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〔WDT電路,片內(nèi)時鐘振蕩器。圖2引腳圖此外,AT89S51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。主要功能特性：·兼容MCS-51指令系統(tǒng)·32個雙向I/O口·2個16位可編程定時/計數(shù)器·全雙工UART串行中斷口線·2個外部中斷源·中斷喚醒省電模式·看門狗〔WDT電路·靈活的ISP字節(jié)和分頁編程·4k可反復(fù)擦寫<>1000次ISPFlashROM·4.5-5.5V工作電壓·時鐘頻率0-33MHz·128x8bit內(nèi)部RAM·低功耗空閑和省電模式·3級加密位·軟件設(shè)置空閑和省電功能·雙數(shù)據(jù)寄存器指針3．電源89S51有很寬的工作電源電壓,電源范圍寬達(dá)4~5.5V.4．存儲器89S51支持ISP在線可編程寫入技術(shù)!串行寫入、速度更快、穩(wěn)定性更好,燒寫電壓也僅僅需要4~5V即可.5．應(yīng)用就目前中國市場的情況來看,89S51有很大的市場。其原因有下列幾點(diǎn)：〔1AT89S51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；〔2AT89S51是一個低功耗,高性能CMOS8位單片機(jī)；〔3芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元,功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案?！?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?！踩齃M386簡介LM386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器,主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場合。專為低損耗電源所設(shè)計的功率放大器。1．LM386介紹LM386適用于電腦、儀器、汽車電子、電源、通信、開關(guān)電源等電子產(chǎn)品.2．LM386特點(diǎn)靜態(tài)功耗低,約為4mA,可用于電池供電。工作電壓范圍寬,4-12Vor5-18V。外圍元件少。電壓增益可調(diào),20-200。低失真度?！菜?4HC245簡介由于通過數(shù)碼管公共及的電流較大,因此用三極管來驅(qū)動位碼。為了避免過多地使用分立元件,采用了一片74HC245來驅(qū)動段碼。三、系統(tǒng)的設(shè)計一個完整的系統(tǒng),離不開硬件和軟件的設(shè)計。硬件與軟件各有所長,如何合理的安排軟硬件的任務(wù)是系統(tǒng)設(shè)計的第一步?！惨幌到y(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件的設(shè)計可以根據(jù)系統(tǒng)的各個功能,把整個系統(tǒng)劃分成若干個模塊,分別對這些模塊來進(jìn)行設(shè)計,然后在通過單片機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)對各個硬件模塊功能的調(diào)度。本系統(tǒng)涉及到的硬件模塊有：按鍵電路、復(fù)位電路、顯示電路。1．單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)際上就是一個內(nèi)置程序存儲器的單片機(jī),可由單片機(jī)芯片,配以必要的外部器件構(gòu)成,這些外部功能器件無法集成到芯片內(nèi)部,主要有按鍵電路、顯示電路等。圖3單片機(jī)系統(tǒng)圖2．按鍵電路的設(shè)計作為一個按鍵從沒有按下到按下以及釋放是一個完整的過程,也就是說當(dāng)我們按下一個按鍵時,總希望某個命令只執(zhí)行一次。而在按下的過程中不要有干擾進(jìn)來,因為在按下的過程中,一旦有干擾過來可能造成誤觸發(fā)過程,因此我們在設(shè)計按鍵電路的時候應(yīng)注意不要有干擾進(jìn)來以用在焊接時應(yīng)注意：獨(dú)立式按鍵。如果設(shè)置過多按鍵,將會占用較多I/O口,而且會給布線帶來不便,因此,此方案適用于按鍵較少的情況。如果選擇此方案,由于按鍵較少,在修改時間或設(shè)置鬧鈴時間時就不能直接輸入,只能通過加或減完成,稍為麻煩一些,但其程序簡單?！?執(zhí)錫補(bǔ)焊時應(yīng)按照從左到右,由上到下的順序,避免檢查時漏檢或焊接時漏修?！?焊接時要經(jīng)常清洗烙鐵頭,防止烙鐵頭的雜物造成虛焊、針孔、加焊等不良發(fā)生?！?

不要在基板上給烙鐵頭加焊錫,生產(chǎn)過程中不能抖錫、敲錫、甩錫,防止焊錫渣、焊錫、珠掉到基板上面。〔4在壓件或拆件時要先在線路板的銅箔面上加焊錫,要求均勻加熱,避免松香失效或銅箔翹皮造成線路破壞?？紤]到電路不要復(fù)雜性,因而設(shè)計成3個按鍵,一個為復(fù)位,其它2個為按數(shù)字時間的按鍵和確定設(shè)好的時間確定.后2個按鍵要接89C2051端.若想設(shè)置鬧鈴,應(yīng)先按下復(fù)位按鍵,然后長時間按下"設(shè)置"按鍵,第一個數(shù)碼管會顯示"C",然后變?yōu)?00-00-00",此時進(jìn)入鬧鈴設(shè)置狀態(tài),設(shè)置方法跟上面一樣,鬧鈴設(shè)置完后,下一步要設(shè)置當(dāng)前時間,調(diào)整方法跳到第一步。在復(fù)位后的待機(jī)狀態(tài)下,用于啟動設(shè)定時間參數(shù)〔對時或定鬧；在設(shè)定時間參數(shù)狀態(tài)而且不是設(shè)定最低位〔即分個位的狀態(tài)下,用于結(jié)束當(dāng)前位的設(shè)定,當(dāng)前設(shè)定位下移；在設(shè)定最低位〔分個位的狀態(tài)下,用于結(jié)束本次時間設(shè)定。2>＋１鍵,用于對當(dāng)前設(shè)定位〔編輯位進(jìn)行加1操作,根據(jù)12／24小時工作模式和正在編輯的當(dāng)前位的含義〔時十位、時個位、分十位、分個位自動進(jìn)行數(shù)據(jù)的上限和下限判斷。例如,對12小時制,小時的十位只能是0、1,如果當(dāng)前值為0,則按＋1鍵后為1,再按＋1鍵則又回復(fù)到0。3．復(fù)位電路的設(shè)計目前為止,單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：〔1微分型復(fù)位電路；〔2積分型復(fù)位電路；〔3比較器型復(fù)位電路；〔4看門狗型復(fù)位電路。另外,Maxim等公司也推出了專用于復(fù)位的專用芯片復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號,直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后,撤銷復(fù)位信號。為可靠起見,電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號,以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)兩個機(jī)器周期以上的高電平時即為有效,用完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。單片機(jī)目前已被廣泛地應(yīng)用于家電、醫(yī)療、儀器儀表、工業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域。市場上比較流行的單片機(jī)種類主要有Intel公司、Atmel公司和Philip公司的8051系列單片機(jī),Motorola公司的M6800系列單片機(jī),Intel公司的MCS96系列單片機(jī)以及Microchip公司的PIC系列單片機(jī)。無論用戶使用哪種類型的單片機(jī),總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計的好壞,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計完單片機(jī)系統(tǒng),并在實(shí)驗室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了"死機(jī)"、"程序走飛"等現(xiàn)象,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的。圖1是一個單片機(jī)與大功率LED八段顯示器共享一個電源,并采用微分復(fù)位電路的實(shí)例。在這種情況下,系統(tǒng)有時會出現(xiàn)一些不可預(yù)料的現(xiàn)象,如無規(guī)律可循的"死機(jī)"、"程序走飛"等。而用仿真器調(diào)試時卻無此現(xiàn)象發(fā)生或極少發(fā)生此現(xiàn)象。又如圖2所示,在此圖中單片機(jī)復(fù)位采用另外一種復(fù)位電路。在此電路的應(yīng)用中,用戶有時會發(fā)現(xiàn)在關(guān)閉電源后的短時間內(nèi)再次開啟電源,單片機(jī)可能會工作不正常。這些現(xiàn)象,都可認(rèn)為是由于單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計不當(dāng)引起的。圖4復(fù)位電路圖4．顯示電路的設(shè)計就時鐘而言,通?？刹捎靡壕э@示或數(shù)碼管顯示。由于一般的段式液晶屏,需要專門的驅(qū)動電路,而且液晶顯示作為一種被動顯示,可視性相對較差；對于具有驅(qū)動電路和微處理器接口的液晶顯示模塊〔字符或點(diǎn)陣,一般多采用并行接口,對微處理器的接口要求較高,占用資源多。另外,89C2051本身無專門的液晶驅(qū)動接口,因此,本時鐘采用數(shù)碼管顯示方式。數(shù)碼管作為一種主動顯示器件,具有亮度高、價格便宜等優(yōu)點(diǎn),而且市場上也有專門的時鐘顯示組合數(shù)碼管?；贏T89S51單片機(jī)的控制系統(tǒng)包括四部分：數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)、時鐘電路、語音錄音電路和報音提示信息電路。用數(shù)碼管作為顯示器。數(shù)碼管的驅(qū)動電路簡單,使用方便,如果選擇了此方案,那么在夜間看時間的時候就不需要有光源,非常方便。其缺點(diǎn)是功耗較大。由于數(shù)碼管使用起來較為方便,在夜間看時間也很方便,因此我們選擇了數(shù)碼管作為顯示器.發(fā)音部分:用軟件方法產(chǎn)生方波輸出,通過三極管放大后驅(qū)動蜂鳴器發(fā)音,這樣就可以省去硬件振蕩電路,降低成本?！捕到y(tǒng)軟件的設(shè)計系統(tǒng)軟件的設(shè)計方法與硬件設(shè)計的方法是相同的,也是根據(jù)系統(tǒng)的各個功能,劃分成各個子模塊,分別對每個模塊來進(jìn)行設(shè)計,然后在通過各個模塊之間的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計模塊有：按鍵電路的軟件設(shè)計、復(fù)位電路的軟件設(shè)計、顯示電路的軟件設(shè)計共3個模塊。發(fā)音部分:用軟件方法產(chǎn)生方波輸出,通過三極管放大后驅(qū)動蜂鳴器發(fā)音,這樣就可以省去硬件振蕩電路,降低成本。電源:如果是用電池供電,就比較方便攜帶,但是本系統(tǒng),采用了數(shù)碼管作為顯示器,功耗較大,需要經(jīng)常更換電池。況且,本系統(tǒng)的體積較大,即使使用電池供電也不能隨身攜帶,因此,用電池供電不大合適,所以用外部穩(wěn)壓電源來供電。1．軟件設(shè)計軟件功能:〔1檢測按鍵。當(dāng)系統(tǒng)檢測到某個案件被按下時,轉(zhuǎn)到相應(yīng)子程序處理,可實(shí)現(xiàn)校時、設(shè)定鬧鈴時間的功能。<2>顯示。系統(tǒng)通過調(diào)用顯示子程序,可將顯示緩沖區(qū)里的內(nèi)容通過動態(tài)掃描方式輸出到數(shù)碼管顯示器。<3>計時。系統(tǒng)通過中斷和軟件計數(shù)器可產(chǎn)生秒信號。每到1s,系統(tǒng)將會調(diào)整時間存儲單元的內(nèi)容,從而實(shí)現(xiàn)計時功能。<4>比較。每當(dāng)秒存儲單元的內(nèi)容為0時,系統(tǒng)通過調(diào)用比較子程序可判斷當(dāng)前時間是否符合鬧鈴條件,若符合,則調(diào)用發(fā)音子程序使蜂鳴器發(fā)出鬧鈴聲音。<5>產(chǎn)生音頻方波輸出。系統(tǒng)通過軟件產(chǎn)生音頻方波輸出使蜂鳴器發(fā)聲,這樣可以省去硬件振蕩電路。<6>拆分。為了提高存儲單元的利用率,本系統(tǒng)將時間數(shù)據(jù)壓縮成壓縮BCD碼后再送入顯存才能顯示。<7>合并。為了提高修改時間的速度,可先對現(xiàn)存內(nèi)容逐位修改,然后調(diào)用合并子程序把顯存內(nèi)容合并后送入指定存儲單元。<8>設(shè)定。系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)后,可通過按"設(shè)定"鍵改變閃亮位位置和按"+"或"-"鍵來加1或減1閃亮位內(nèi)容,從而達(dá)到報時和設(shè)定鬧鈴時間的目的。軟件設(shè)計:圖5T0中斷服務(wù)程序流程圖圖6電路流程圖系統(tǒng)功能及使用方法:系統(tǒng)上電后,自動進(jìn)入時鐘狀態(tài)。若在此時按下"設(shè)定"鍵,顯示器上將出現(xiàn)閃亮位,再按"+"或"-"則可以加或減閃亮位內(nèi)容,修改完一位后再按"設(shè)定"可改變閃亮位位置繼續(xù)修改下一位。修改完成后按"確定"鍵即可退出設(shè)定狀態(tài)進(jìn)入正常顯示時鐘狀態(tài)。在正常顯示時鐘狀態(tài)時按下"鬧鐘"鍵可進(jìn)入鬧鐘狀態(tài),此時按"+"或"-"可上下翻動鬧鐘表；按"設(shè)定"鍵可修改當(dāng)前顯示的鬧鐘時間,修改方法與修改時鐘相同。在查看鬧鐘表狀態(tài)下按"鬧鐘"鍵可以開/關(guān)當(dāng)前顯示的鬧鐘時間,當(dāng)顯示器第5位顯示"-"時表示鬧鈴已開。按"時鐘"鍵返回正常顯示時鐘狀態(tài)。若想設(shè)置鬧鈴,應(yīng)先按下復(fù)位按鍵,然后長時間按下"設(shè)置"按鍵,第一個數(shù)碼管會顯示"C",然后變?yōu)?00-00-00”我們先了解簡易鬧鐘的設(shè)計方法,并自己動手設(shè)計電路和編寫實(shí)現(xiàn)鬧鐘功能的程序。簡易鬧鐘要實(shí)現(xiàn)以下功能：1、、能正確顯示鬧鐘的走時2、可以進(jìn)行當(dāng)前時間的設(shè)置3、可以設(shè)置鬧鐘時間,并在時間到時發(fā)出響聲。設(shè)計中,我們利用儀器中所提供的以上提到的芯片和軟件編程結(jié)合的思路。本設(shè)計的軟件編程由四部分構(gòu)成,下面將對照程序的構(gòu)成來闡述我們組對簡易鬧鐘的方案設(shè)計,具體設(shè)計方案如下：〔一在主程序中,填寫中斷向量表,應(yīng)用8255A的IRQ7和IRQ5端。利用8253A和8259A完成計時一秒的功能,然后通過更新時間的子程序完成時間跳變的功能,待到新的時間判斷是否到達(dá)設(shè)定的鬧鐘的時間,如果是,則啟動揚(yáng)聲器；如果否,則繼續(xù)進(jìn)行顯示時間?！捕[鐘的時間是變化的,在更新時間的子程序中,首先判斷更改后的秒數(shù)是否小于10,如果是,則返回主程序；如果否,則秒的個位跳變成0,秒的十位加一；再次判斷秒的十位,過程同判斷秒的個位相同。〔三簡易鬧鐘最重要的功能就是"It’stimetodosomething!"在這部分,主要要考慮的也是判斷當(dāng)前時間是不是設(shè)定的鬧鐘時間。如果跳變后的時間的四位完完全全的和設(shè)定的鬧鐘時間相同,則揚(yáng)聲器應(yīng)該響起,提示鬧鐘的主人"Timeisup!"從鬧鐘的分鐘的十位開始依次判斷,如果前一個鬧鐘位的顯示與設(shè)定的鬧鐘時間對應(yīng)位相同,則轉(zhuǎn)入判斷下一位；如果不相同,則返回主程序。都判斷后,如果都相同,則設(shè)置啟動鬧鐘的對應(yīng)位為1,啟動揚(yáng)聲器。〔四在顯示時間的子程序中,時間從0,0,0,0開始顯示。四位數(shù)字的顯示各由一段程序完成。2．整個系統(tǒng)軟件部分的總體設(shè)計在各個模塊的軟件設(shè)計完成后,便可以對整個系統(tǒng)進(jìn)行整體的軟件設(shè)計。其根本的設(shè)計思路是通過設(shè)置一些聯(lián)系信號,把原本功能獨(dú)立的各個模塊聯(lián)結(jié)在一起,從而實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的功能。四、系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析〔一系統(tǒng)的調(diào)試方法整個系統(tǒng)調(diào)試的主要思想是：先每個模塊進(jìn)行調(diào)試,然后整個系統(tǒng)一起調(diào)試。先軟硬件分開調(diào)試,然后一起調(diào)試。遵循先部分后整體的原則。系統(tǒng)的在調(diào)試過程中要注意以下幾點(diǎn)：〔1硬件電路焊完之后,在上電之前一定要先用萬用表檢測電源和地之間是否短路?！?上電之后要用示波器觀察信號的在電路中變化的情況,與設(shè)計當(dāng)初的情況相比較,找出差別,并進(jìn)行分析?！?軟件調(diào)試過程中可以使用斷點(diǎn)、單步執(zhí)行等常用的方法。〔4軟硬件聯(lián)調(diào)時,要注意軟件部分要一個功能一個功能的調(diào)試。1．輸入按鍵的調(diào)試輸入按鍵的調(diào)試,只要按鍵按下去時,按鍵有相應(yīng)的反應(yīng)就行,通過程序來判斷,單片機(jī)I/O是否能夠識別出。2．復(fù)位電路的調(diào)試當(dāng)電源剛接通時,接通電源就完成了系統(tǒng)的初始化。3．顯示電路的調(diào)試在本設(shè)計中,顯示電路只需完成,當(dāng)輸入數(shù)字時能正確顯示數(shù)字.4．整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)在系統(tǒng)各個部分都調(diào)試完畢之后,即可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的調(diào)試。由于前面各個部分的調(diào)試做的都比較充分,所以在實(shí)際調(diào)試過程中,能夠較順利的實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)預(yù)期的功能?！捕到y(tǒng)的性能分析系統(tǒng)能在設(shè)定的時間內(nèi)鬧鈴,但聲音有點(diǎn)沙啞。這是因為控制蜂鳴器的I/O口每次取反后,必須調(diào)用一次顯示子程序后才能再次取反,否則在發(fā)音期間不能顯示,而調(diào)用一次顯示子程序需要的時間大約為6ms〔6位每位1ms,所以振蕩頻率f=1/T=1/〔2*6ms≈83Hz,顯然這個頻率過低,這就是造成聲音沙啞的原因。經(jīng)測試,其時鐘誤差約為3秒／天,這是因為從定時器向CPU發(fā)出中斷申請信號到重裝定時初值的過程需要一定的時間。本系統(tǒng)通過測試,能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：〔1按鍵輸入。〔2鬧鈴聲音?！?LED顯示。可編輯版結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計我很早就開始準(zhǔn)備,并且先自己買器件動手制作,因此能夠較早的完成全部的設(shè)計任務(wù)。通過本次設(shè)計,使自己在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方面的能力有了長足進(jìn)步。本次畢業(yè)設(shè)計應(yīng)用單片機(jī)電子鬧鐘的設(shè)計與制作,作為一種智能化產(chǎn)品,具有成本低,使用方便,可靠性高和可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。參考文獻(xiàn)1.李捷,陳典濤等,一種應(yīng)用單片機(jī)電子鬧鐘的設(shè)計與制作設(shè)計［J］,農(nóng)機(jī)化研究,2005。2.陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計實(shí)訓(xùn)教材北京:清華大學(xué)出版社2004

3.胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)北京:清華大學(xué)出版社1995

4.徐淑華程退安姚萬生.單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用XX工業(yè)大學(xué)出版社19945.丁元杰.《單片機(jī)原理與應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社出版.20XX2月.58-676.朱定華.《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》.電子工業(yè)出版社出版.20XX5月.32-467.何立民.《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù)》.北京航空航天大學(xué)出版社出版.20XX2月.16-458.江曉安、董秀峰.《模擬電子技術(shù)》.XX電子科技大學(xué)出版社.20XX9月.46-1109.陸坤.《電子設(shè)計技術(shù)》.XX電子科技大學(xué)出版社.1996年5月.31-76致謝在論文即將完成之際,我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的導(dǎo)師王殿學(xué)老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意!在論文工作中,一直得到王老師的悉心指導(dǎo)。王老師以其淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和她敏捷的思維、飽滿的工作熱情以及對我的耐心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求給我留下了深刻的印象,使我在理論和實(shí)際應(yīng)用兩方面的能力都得到了很大的提高,使我受益匪淺。王老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、待人誠懇,他我還要感謝我的同學(xué)們,他們在畢業(yè)設(shè)計期間給我了莫大的支持與幫助,為我提供了一個良好的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境,并且對于我提出的任何難題都給予熱心、耐心的解答,使我受益頗深。感謝應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的全體老師對我的諄諄教導(dǎo),你們的教誨將使我受益終生。感謝全體同學(xué),你們的關(guān)心和友愛使我很感動！感謝我的父母對我的養(yǎng)育之恩!感謝所有幫助過我的人們!最后,再次感謝王殿學(xué)附錄A原理圖附錄B〔程序 ;;;;;;;;定義變量;;;;;;;;;S1 EQU P3.4 ;按鍵JIA EQU P3.5 SECL EQU 24H ;各個顯示單元SECH EQU 25HHENGXIAN EQU 26HMINUL EQU 27HMINUH EQU 28HHENG EQU 29HHOURL EQU 2AHHOURH EQU 2BH SECOND EQU 2DH ;秒變量單位COUNT EQU 2EH ;溢出中斷計數(shù)器SETFLAG EQU 20H HH EQU 00H ;移位時用到的單元HL EQU 01HMH EQU 02HML EQU 03HWARNSL EQU 2FHWARNSH EQU 30HWARNML EQU 32H ;報警分低位WARNMH EQU 33H ;報警分高位WARNHL EQU 35H ;報警時低位WARNHH EQU 36H ;報警時高位WARNCNT EQU 37H ;已設(shè)定鬧鈴時間標(biāo)志W(wǎng)ARNING BIT 0CH ;鬧鈴標(biāo)志W(wǎng)ARNSETTED BIT 0DH ;已設(shè)定鬧鈴時間標(biāo)志 ;;;;;;;誤差修正;;;;;;;;;;;;;;;TFIX BIT 0EH ;開始修正標(biāo)志N EQU 60 ;誤差值,單位:1/10s,默認(rèn)為0,即不修正 ;;;;;;;;;;;;程序入口地址;;;;;;;;;;;;;; ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH ;定時器T0溢出中斷入口 LJMP TIMER0 ORG 0030H ;;;;;;;;主程序;;;;;;;;;;;;;;;MAIN: MOV SP,#60H ;堆棧設(shè)置 CLR TFIX ;誤差開始修正標(biāo)志初始化 MOV COUNT,#0 LCALL SYS_INIT ;系統(tǒng)初始化 LCALL T0_INIT ;定時器初始化 LCALL SETTIME ;等待設(shè)置當(dāng)前時間 MAIN_0: MOV IE,#80H ;設(shè)置完后開始走時,啟動定時器T0 SETB TR0 ;允許T0溢出中斷 ; LCALL DELAY10MS LCALL DISPLAY1 ;;;;;;;;;;;系統(tǒng)初始化子程序;;;;;;;;;SYS_INIT: MOV IE,#00H ;關(guān)中斷 MOV R0,#20 ;清變量 MOV R1,#10H MOV A,#00HSYS_0: MOV @R0,A INC R0 DJNZ R1,SYS_0 RET ;;;;;;;;定時器、串口初始化;;;;;;;;;;;;;T0_INIT: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H RET ;;;;;;;;;;;;;鬧鈴時間設(shè)定;;;;;;;;;;;SETWARN: MOV WARNHH,#0 MOV WARNHL,#0 MOV WARNMH,#0 MOV WARNML,#0 MOV WARNSH,#0 MOV WARNSL,#0 MOV SETFLAG,#00 SETB HHKAISHI_NAO: LCALL DISPLAYNEW1SETW_1: JB S1,LOOP3 LCALL DELAY10MS JB S1,LOOP3 JNB S1,$ JB ML,LOOPW1 MOV A,SETFLAG RL A ;當(dāng)前位右移l位〔標(biāo)志左移1位 MOV SETFLAG,A ;回存 SJMP SET_W2LOOP3: LJMP SET_W2LOOPW1: LJMP KAISHI1SET_W2: LCALL DISPLAYNEW1 JB JIA,SETW_1 LCALL DELAY10MS JB JIA,SETW_1 JNB JIA,$ JNB HH,SHI_W2 ;為真,則當(dāng)前位滅 INC WARNHH MOV A,WARNHH XRL A,#3 JZ SET_W1_1 LJMP KAISHI_NAOSET_W1_1: MOV WARNHH,#0 LJMP KAISHI_NAOSHI_W2: JNB HL,FEN_W1 INC WARNHL MOV A,WARNHH CJNE A,#2,SHI_W2_1 MOV A,WARNHL XRL A,#05H ;小時低位只能是0-4 JZ SET_W21 LJMP KAISHI_NAOSHI_W2_1: MOV A,WARNHL XRL A,#0AH JZ SET_W21 LJMP KAISHI_NAOSET_W21: MOV WARNHL,#0 LJMP KAISHI_NAOFEN_W1: JNB MH,FEN_W2 INC WARNMH MOV A,WARNMH XRL A,#6 JZ SET_W22 LJMP KAISHI_NAOSET_W22: MOV WARNMH,#0 LJMP KAISHI_NAOFEN_W2: INC WARNML MOV A,WARNML XRL A,#0AH JZ SET_W23 LJMP KAISHI_NAOSET_W23: MOV WARNML,#0 LJMP KAISHI_NAO ;;;;;;;設(shè)置時間鬧鈴掃描;;;;;;;;;;DISPLAYNEW1: MOV A,#0AH MOV 31H,A MOV 34H,A MOV R0,#2FH MOV R3,#0FEHPLAYNEW1: MOV A,R3 MOV P2,A MOV A,@R0 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY1MS INC R0 MOV A,R3 JNB ACC.7,LOOP2 RL A MOV R3,A SJMP PLAYNEW1LOOP2: RET ;;;;;;;;;;;;;時間調(diào)整;;;;;;;;;;;SETTIME: MOV HOURH,#0 MOV HOURL,#0 MOV MINUH,#0 ;計時無保存,可能是鬧鈴沒進(jìn)去 MOV MINUL,#0 MOV SECH,#0 MOV SECL,#0 MOV SETFLAG,#00 SETB HH PANLING: LCALL DISPLAYNEW JB S1,PANLING LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MS JB S1,KAISHI1; LCALL DELAY10MS JNB S1,SETC_1;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;按住時間更長為設(shè)置鬧鈴,第一個數(shù)碼管顯示為"C"SETNAO: SETB WARNSETTED LCALL SETWARNSETC_1: LCALL SETCKAISHI1: MOV HOURH,#0 MOV HOURL,#0 MOV MINUH,#0 MOV MINUL,#0 MOV SECH,#0 MOV SECL,#0 MOV SETFLAG,#00 SETB HHKAISHI: LCALL DISPLAYNEWSET_1: JB S1,SET_2 LCALL DELAY10MS JB S1,SET_2 JNB S1,$ JB ML,LOOP1 MOV A,SETFLAG RL A ;當(dāng)前位右移l位〔標(biāo)志左移1位 MOV SETFLAG,A ;回存 SJMP SET_2LOOP1: LJMP MAIN_0SET_2: LCALL DISPLAYNEW JB JIA,SET_1 LCALL DELAY10MS JB JIA,SET_1 JNB JIA,$ JNB HH,SHI_2 ;為真,則當(dāng)前位滅 INC HOURH MOV A,HOURH XRL A,#3 JZ SET_1_1 LJMP KAISHISET_1_1: MOV HOURH,#0 LJMP KAISHISHI_2: JNB HL,FEN_1 INC HOURL MOV A,HOURH CJNE A,#2,SHI_2_1 MOV A,HOURL XRL A,#05H ;小時低位只能是0-4 JZ SET_21 LJMP KAISHISHI_2_1: MOV A,HOURL XRL A,#0AH JZ SET_21 LJMP KAISHISET_21: MOV HOURL,#0 LJMP KAISHIFEN_1: JNB MH,FEN_2 INC MINUH MOV A,MINUH XRL A,#6 JZ SET_22 LJMP KAISHISET_22: MOV MINUH,#0 LJMP KAISHIFEN_2: INC MINUL MOV A,MINUL XRL A,#0AH JZ SET_23 LJMP KAISHISET_23: MOV MINUL,#0 LJMP KAISHI ;;;;;;;鬧鈴標(biāo)志;;;;;;;;;;SETC: MOV P2,#7FH MOV P0,#39H JNB S1,SETC LJMP SETNAO ;;;;;;;設(shè)置時間掃描;;;;;;;;;;DISPLAYNEW: MOV A,#0AH MOV 29H,A MOV 26H,A MOV R0,#24H MOV R3,#0FEHPLAYNEW: MOV A,R3 MOV P2,A MOV A,@R0 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY1MS INC R0 MOV A,R3 JNB ACC.7,LOOP RL A MOV R3,A SJMP PLAYNEWLOOP: RET ;;;;;;;;走時掃描;;;;;;;;;;;; DISPLAY1: MOV A,#0AH MOV 29H,A MOV 26H,A MOV R0,#24H MOV R4,#0FEH; JNB P3.4,BAOHU; LCALL DELAY5PLAY: JNB WARNING,LING JNB P3.5,QINGLING CPL P1.0 LJMP LING; LCALL DELAY10MS; LCALL DELAY10MSQINGLING: CLR WARNING LING:; LCALL DELAY10MS; LCALL DELAY5MS JNB P3.4,BAOHU MOV A,R4 MOV P2,A MOV A,@R0 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY2MS INC R0 MOV A,R4 JNB ACC.7,DISPLAY1 RL A MOV R4,A SJMP PLAYBAOHU: MOV P2,#0FFH LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MS LCALL DELAY100MSBAOHU1: JNB WARNING,BAOHU2 LJMP LINGBAOHU2: JNB P3.4,PLAY1;BAOHU: ; JNB P3.4,PLAY; LCALL DELAY10MS; JB P3.4,$; LCALL DELAY10MS; JB P3.4,PLAY LJMP BAOHU1PLAY1: LCALL DELAY10MS LCALL DELAY10MS LCALL DELAY10MS LCALL DELAY10MS JB P3.4,PLAY LJMP BAOHU1 ;;;;;;;;;;;計時;;;;;;;;;;;;TIMER0: PUSH ACC ;A壓棧保護(hù) MOV TH0,#3CH ;100MS定時常數(shù) MOV TL0,#0B0H INC COUNT MOV A,COUNT JB TFIX,T0_00 XRL A,#10 SJMP T0_01T0_00: XRL A,#NT0_01: JZ T0_1 POP ACC RETIT0_1: CLR TFIX MOV COUNT,