基于单片机的电子闹钟设计.docx

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基于单片机的电子闹钟设计

基于单片机的电子闹钟设计

摘要

本设计以ＡT８９C51芯片为核心,辅以必要的外围电路,设计了一个结构简单,功能齐全的电子时钟，它由5Ｖ直流电源供电。

关键词：

单片机；leｄ；闹钟;定时器

Abｓtract

This　design，adoptinｇＡT89C51　chiｐasthe　coｒepaｒtwｉth　some　necｅssａry　peｒｉphｅraｌ　ciｒcuｉts,ｉｓasimpｌe　eleｃtronｉｃ　clockｗhichｕsｅs5VＤC　asｔhepoweｒsuｐplｙ.

Kｅyｗoｒds:

singlecｈip　machiｎe,iｎ　ｆixｅd　tiｍｅ　ｍaｃhine，alarmcloｃｋ,LED

1引言

1.1设计目的

此次课程设计是在学习先修课程《单片机原理与系统设计》之后，为加强对学生系统设计和应用能力的培养而开设的综合设计训练环节。

本课程设计应结合《单片机原理与系统设计》课程的基础理论,重点强调实际应用技能训练,包括单片机系统设计的软件和硬件两部分。

其课程设计任务是使学生通过应用单片机系统设计的基本理论,基本知识与基本技能,掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法,初步掌握并具备应用单片机进行设备技术改造和产品开发的能力,培养学生的创新意识，提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。

1.2设计要求

结合单片机知识,以AＴ89C51单片机为核心,利用七段LＥＤ数码管实现计时、校时及闹钟功能。

１.3设计方法

以AＴ89Ｃ51单片机为核心，外加晶振电路，使用8个七段数码管显示，LEＤ采用动态扫描,用74ls２45芯片作为驱动电路。

通过四个独立按键对时间进行定时、校时，从而实现闹钟提醒功能。

2设计方案及原理

2.1设计方案

选ＡT89Ｃ51单片机作为系统核心,辅助外部产生时钟信号的晶振电路,再加上四个独立按键作为输入信号,使用8个七段数码管显示时间,芯片７4ls２45为数码管段选线的驱动,最后用蜂鸣器实现闹铃功能。

使用单片机的定时器Ｔ０计时时间为5０ms,计时20次作为1s的时间基准。

第一部分,12ＭHz的晶振连接至单片机的时钟信号输入端；第二部分,四个独立按键加上四个上拉电阻连接至单片机的Ｐ1口的低四位；第三部分,单片机的Ｐ0口通过由芯片74ｌs24５构成的驱动电路连接至数码管的段选线，单片机的P3口连接至数码管的位选线；第四部分,单片机的P2．１通过一个ＮＰN型三极管连接至蜂鸣器。

8个七段数码管使用动态扫描显示时间,独立按键用软件编程实现对时间和闹钟时、分、秒的设置,再通过比较所设置的闹钟与时间是否相等,达到闹铃发出声响的效果。

2.2设计原理

系统原理图如图2.１所示。

图2.1系统原理图

３硬件设计

硬件电路分四个模块：

晶振电路、键盘电路、数码管显示电路、蜂鸣器驱动电路。

晶振电路使用12ＭＨｚ晶体振荡器,经分频后供单片机工作。

键盘采用４个独立按键配以4个上拉电阻实现对时钟和闹钟的设定及修改。

由于通过数码管公共及的电流较大且避免过多地使用分立元件,采用了一片74ls245来驱动段码,用P3口作位码驱动。

发音部分是通过三极管放大驱动蜂鸣器工作,再通过软件这时产生等时时间方波驱动蜂鸣器发出间断嘀声,这样就可以省去硬件振荡电路,降低成本。

系统硬件电路图如图3．1所示。

图3.1系统硬件图

４软件设计

源程序清单见附录。

主程序流程图如图4．1所示。

图4.１　主程序流程图

5系统仿真及调试

硬件部分设置了的三个按键Ｋ１、K２、K３、Ｋ４。

当按键K1第一次按下时，停止计时进入闹钟１的秒设置，当按键K1第二、第三次按下时，分别进入闹钟1的分设置和时设置，当按K1第四、第五、第六次按下时分别进入闹钟2的秒、分、时设置,当按Ｋ１第七　、第八、第九次按下时分别进入闹钟3的秒、分、时设置,当按K1第十、第二一、第十二次按下时分别进入时间的秒、分、时设置,在K1按下的各阶段，可用按键K2、K3进行时间和闹铃时间的时、分、秒进行加减设置；当按键K1第十三次按下时恢复到时间显示功能。

当显示的时间和定时设置的时间一致时,蜂鸣器发出等时间断蜂鸣声，闹铃时间设置为60秒。

在各个闹钟设置阶段，如果有K4按下,则相应闹钟功能关闭或开启;如在闹铃时有K4按下则提前停止闹铃。

系统仿真图如图５．１所示。

图5.1　系统仿真图

6总结

通过两周的努力,完成了电子闹钟的设计目的,实现了时间的显示、校时、设置闹钟、闹铃等功能。

这期间，我复习了单片机的相关知识，并结合查阅相关资料，设计了整体电路以及各模块的电路,对照硬件电路编写对应模块的子程序,最后将各个子程序整合到一个主程序中,完成了设计所需功能。

在设计中，我发现选择合适的元器件很重要,比如数码管有共阳极和共阴极两种，不同的选择会导致程序的不同，经过多次调试最终选择了共阳极数码管。

另外,我觉得软件的设计比硬件设计更重要，而且难度更大。

比如写一个程序看其功能很少认为编写程序简单，但到编程的时候才发现一些细微的知识或低级错误经常犯做不到最后常常失败,所以有些东西只有学精弄懂并且要细心才行,只学习理论有些东西是很难理解的,更谈不上掌握。

我在这次设计中收获颇多。

我对所学的理论知识在实践中加深了认识，同时更加熟练掌握了Proteｕs、Keil等软件的使用。

做任何事都需要耐心和细心，一点小的疏忽和懈怠可能导致整个设计失败。

还有一点，自己的设计思路不可能凭空产生，只有借鉴别人已有的设计并充分消化吸收成为自己的东西,才能做出更好的设计作品。

参考文献

［1]王思明．单片机原理及应用系统设计[M]．北京:

科学出版社，2012．

[2]　陈明荧.89C５1单片机课程设计实训教材[M].北京:

清华大学出版社,2003.

[3]　刘瑞新.单片机原理及应用教程[M].北京:

机械工业出版社,2００5.

［4］杨文龙．单片机原理及应用[M].西安:

西安电子科技大学出版社,2０0２．

附录

源程序清单:

／/***＊＊******＊＊**＊＊＊******＊＊**头文件***＊*********＊*＊**＊****＊******＊*

#inｃlude<ｒeg51.ｈ＞　

#iｎclude

//＊******＊***＊******＊＊**＊**＊**宏定义*＊*＊＊＊***＊****＊＊*＊*＊＊******＊****

＃defｉneｕchaｒunsｉgneｄcｈａr　

#deｆinｅ　uintuｎsiｇnedｉnｔ

/／**＊***************＊*＊***＊***位声明*＊*＊*****＊******＊**＊＊***＊******＊

ｓbit　keｙ１=P1^０；　　　　

sｂitkeｙ２=P1^1；

sbｉtkey３=P1^２;

sbit　keｙ４=P1＾3;

ｓbｉtfmｑ=P２^１;

/／**＊****＊*******＊**＊＊****数码管显示的数值**＊****＊**＊************＊*＊

uｃharcodｅtabｌe[］={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99，０x92，

／／　　　０　1２　　3　　4ﻩ5

　０x82,0xf8,0x80,０x90，0xbf,０x０fｆ};　

//　　　6　７8　9　-　灭　　　ﻩ

void　jｉa（）;　/／定义时间加函数　

vｏｉdjｉａｎ（）;//定义时间减函数

//**＊*****************数组定义，数组内含有8个数值＊*****＊*＊******＊＊*

ucharｔａble１[８],ｔａble２[8],ｔable３[8],tａｂｌe4[8];

//****＊＊**************＊＊**＊*时间显示初始值＊***＊*****＊*****＊*＊****＊**

uｃhar　sｈｉ=１2，fen＝0,mｉａo＝０；　

／／****＊＊*＊＊＊**＊****＊****＊＊＊*定义全局变量***＊************＊＊*＊＊****＊＊*

uｃhａr　shi1,fen1,mｉａo1,shi2,fen2，miao２,shi3，feｎ3,mｉａｏ3；

ｕchar　ｓhi4,fｅn４,miａo4;

ucharｆlag,　　ｆlａg1,wｓs，ｃnt,cnt1，alm１，　alm２,　ａlｍ３;

／／　　1秒等时　位闪次数　校时闹1闹2闹３

uｉntflag2;

／/　蜂鸣

/／*＊＊**＊＊*****＊＊*******延时函数,用于动态扫描数码管*********＊＊＊*＊**＊

vｏｉddelａy（ucharｉ）　　　　　　　　

{　uchaｒｘ,y；

　　　foｒ（ｘ＝i；x＞0;x-－）

　　for（y=１20;y>0；ｙ－－）;

　}

／/**********＊＊**＊＊＊＊*＊＊*＊＊******＊初始化函数＊**＊＊**********＊*＊＊＊**＊**

vｏid　inｉｔ（）

｛TMOＤ=0x0１;　　　　//工作方式1ﻩﻩﻩﻩﻩ　

　TH0=０x3c;　　　　//定时时间为：

50ms（655３6-50000）/256

　ＴL０=0x0b０;　　　//（65536－5００0０）%256

　　ET０＝1;　　　　／/打开定时器

EA=1；　　／/开总中断

　TR0=1;　　　/／启动定时器

}

//***＊*＊****＊＊***＊****显示子函数，用于显示时间数值＊＊**＊＊**＊＊*******

ｖｏiddｉsplａy（）　

｛uchari，ｊ;

if（cnｔ!

=10||wｓs＝=0）

　{ｔabｌe1［0]=ｍｉａo％10;　　　／/分离秒的个位与十位

taｂｌｅ1[1]=mｉａo/10；

}

ﻩelse

ﻩ　｛ｔable１[０］＝ｔaｂｌｅ1[1］=11;}

iｆ（cｎt!

=11||wss=＝0）

　｛ｔable1[3]＝ｆen%1０;　　　//分离分的个位与十位

　　tａｂle1［4]=ｆen/10;

ﻩ}

eｌse

ﻩ　{　tａble１[3]=tablｅ１[4]=11;｝

if（cnt！

=１２｜｜ｗｓs==0）

ﻩ{tａｂlｅ1[6]=ｓhi%１0;　　／/分离时的个位与十位

　　　　tａblｅ1[7]=shi／1０；

}

else

｛table1[6］=tabｌe1［7]＝11；｝

　ｔable１[2]＝ｔable1[5]=10；

　　ｊ＝0ｘ7f;

　ｆor（i=0;i<=7；i＋+）　　　　/／从秒到时的扫描

　{　Ｐ3＝ｊ;ﻩ//选通点亮八个数码管

　　P0=ｔａbｌe[table1[i]];//显示数值

　　　deｌay（10）;ﻩ／／调用延时程序

　　ｊ=＿ｃｒor_（ｊ，1）；　　　　//循环右移

　}

　}

　／/＊*＊＊****＊*****＊****显示子函数，用于显示定时１时间*＊******＊**＊****＊

voiddｉsｐｌay1（）　

{uｃhari,j;

if（ａlm1==0）

{iｆ（cｎt!

＝１||ｗss==0）

　{ｔabｌe2[0]=mｉao１%10；　　//分离秒的个位与十位

　　　table2[１]=miao１/1０;

ﻩ}

ｅlsｅ

ﻩ　{table２[0]=tabｌｅ2[