单片机闹铃控制系统设计.docx
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单片机闹铃控制系统设计
题 目
单片机闹铃控制系统设计
1、课程设计的目的
单片机已广泛应用于现代化工业控制自动化系统，在测控技术方面也起到越来越重要的作用。
因此，掌握单片机技术是从事测控技术的重要技能。
进行课程设计是加强实践，提高动手能力的重要环节，是将所学理论知识与实际联系起来的桥梁和纽带。
通过课程设计，掌握单片机开发的过程，为将来的实际工作打下一定基础。
2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）
定时闹铃具有的基本功能和设计要求：
（1）定时闹铃使用4位七段显示器来显示现在的时间;
（2）显示格式位“时时分分”;
（3）由LED闪动来做秒计计数表示;
（4）具有四个按键来做功能设置，可以设置现在的时间及显示闹铃设计的时间;
（5）一旦时间到则发出一声响，同时继电器启动，开启喇叭或关闭喇叭。
确定控制系统方案，拟订电路控制图并选择适合的电气元件。
3、主要参考文献
[1]汪道辉．单片机系统设计与实践．北京：
电子工业出版社，2006．
[2]南建辉，熊鸣，王军茹．MCS-51单片机原理及应用实例．北京：
清华大学出版社，2004．
[3]求是科技．PIC单片机典型模块设计实例导航．北京：
人民邮电出版社，2005．
[4]房小翠．单片机微型计算机与机电接口技术．北京：
国防工业出版社，2002．
4、课程设计工作进度计划
内容
学时
明确对控制系统的要求，进行工作分析
8
初步确定控制系统的形式，进行控制系统输入、输入参数的确定与应采用的安全保护措施
48
确定控制系统方案，拟定电气控制图
16
分析计算电气参数并选择合适的电气元件
8
系统性能验算
4
绘制所需要的各类图及编制技术文件
20
合计
3周
指导教师（签字）
日期
2010年12月3日
教研室意见：
年月日
学生（签字）：
接受任务时间：
年月日
注：
任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表
题目名称
单片机闹铃控制系统设计
评分项目
分值
得分
评价内涵
工作
表现
20%
01
学习态度
6
遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。
02
科学实践、调研
7
通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。
03
课题工作量
7
按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。
能力
水平
35%
04
综合运用知识的能力
10
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
05
应用文献的能力
5
能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
06
设计（实验）能力，方案的设计能力
5
能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。
07
计算及计算机应用能力
5
具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。
08
对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）
10
具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。
成果
质量
45%
09
插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度
5
符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。
10
设计说明书（论文）质量
30
综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。
11
创新
10
对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
成绩
指导教师评语
指导教师签名：
年 月 日
摘要
本设计是利用8051单片机结合七段显示器设计的简易的定时闹铃，可以放在计算机教室或是实验室中使用，由于用七段显示器显示数据，在夜晚或黑暗的场合中也可以使用，可以设置现在的时间，若时间到则发出一阵声响，并可以启动继电器，进一步可以扩充控制家电开关。
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。
本题《单片机在定时闹铃中的应用》就是应用单片机这一特点而进行开发。
程序简单，功能强大，所要求的硬件设备比较少及经济实用。
本设计以MCS—51单片机为控制核心，充分利用其功能，实现了定时闹铃的自动控制，而且控制程序有很强的适应能力实测数据满足设计任务书基本要求和发挥部分的主要技术指标要求。
关键词单片机，定时，闹铃，显示器
目 录
摘要…………………………………………………………………………………………I
1.概论………………………………………………………………………………………1
1.1绪论…………………………………………………………………………………1
1.2单片机简介…………………………………………………………………………1
2.设计思路…………………………………………………………………………………7
2.1控制电路的设计……………………………………………………………………7
2.28051单片机的结构组成与设计应用………………………………………………10
2.38051单片机引脚的选择……………………………………………………………12
2.4LED的选择与设计…………………………………………………………………14
3.系统硬件设计与系统软件设计………………………………………………………17
3.1系统硬件设计………………………………………………………………………17
3.2系统软件设计………………………………………………………………………17
4.调试过程…………………………………………………………………………………19
4.1硬件调试……………………………………………………………………………19
4.2软件调试……………………………………………………………………………19
4.3KeiKL调试…………………………………………………………………………20
4.4试验箱调试…………………………………………………………………………20
参考文献……………………………………………………………………………………21
附录…………………………………………………………………………………………22
致谢…………………………………………………………………………………………27
1概论
1.1绪论
近年来，计算机技术迅速发展，计算机在工业、农业、国防、科研及日常生活的各个领域均发挥着极其重要的作用，成为各国工业发展水平的重要标志之一。
自从世界上公认的第一台电子计算机问世以来，计算机的发展日新月异。
短短的几十年间，以有电子管数字计算机发展到今天的超大规模集成电路计算机，运算速度由每秒5000次提高到今天的每秒上白亿次。
近年来，计算机一方面向着高速、智能化的超级巨型机方向发展，另一方面向着微型机的方向发展。
在微机的大家族中，单片微型计算机（以下简称单片机）异军突起，发展迅速。
从美国仙童（Fairchild）公司1974年生产出第一块单片机（F8）开始，在短短的几十年中，单片机如雨后春笋一般，大量涌现出来。
GI公司、Rockwell公司、Intel公司、Zilong公司Motorola公司、NEC公司等世界上几大计算机公司都纷纷推出自己的单片机系列。
目前，已经出现了4位、8位和16位的单片机，甚至32位的超大规模集成电路单片机（如T414）也以面试，同时性能也在不断提高。
如Intel公司的8096，其数据总线为16位，ROM为8K字节，RAM有232位字节，中断源8级，时钟频率为12MHz，可进行加、减、乘、除运算，具有8个模拟通道，10位A/D变换，全双工异步通信接口，5个8位并行接口和4个16位可编程定时器。
据统计，90年代世界每6人就有一片单片机，美国及西欧已达到人均4片。
目前单片机已经成为工控领域、军事领域及日常生活中最为广泛应用的计算机。
1.2单片机简介
单片微型计算机（Single-ChipMicrocomputer），简称单片机。
它在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、只读存储器（ROM）、输入/输出接口、可编程定时器/计数器等，有的甚至包含A/D转换器。
总而言之，一块单片机芯片，就相当于一台计算机。
1.单片机的特点
⑴集成度高、功能强
微型计算机通常有中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）以及I/O接口组成，其各部分分别集成在不同的芯片上。
例如，大家熟悉Z80微型计算机就是由
Z80-CPU、存储器（RAM、ROM）、PIO、CTC等芯片组成的，其原理如图1.1所示：
图1.1Z80型微机结构
图1.2典型单片机结构
和微型计算机进行比较，单片机不仅体积大大减小，而且功能大为增强。
MCS-51系列单片机内的定时/计数器为16位，而Z80微型计算机只有8位；MCS-51系列单片机中不但有4个I/O接口，而且还有串行接口，且时钟频率可达12MHz。
⑵结构合理
目前单片机大多采用Harvard结构。
这是数据存储器与程序存储器相互独立的一种结构。
而在许多微型计算机中（如Z80、Intel8085、M8000等）中，大都采用两类存储器合二为一（及统一编址）的方式。
单片机采用上述结构主要有以下两点好处：
a:
存储容量大。
例如：
采用16位地址总线锝位单片机可寻址外部64KBROM（包括内部ROM）。
此外还有内部RAM（通常为128字节）和内部ROM（一般为2～4KB）。
正因为如此，使用单片机不仅可以进行控制，而且能够进行数据处理。
单
片机不仅设有监控程序，还可同时汇编、反汇编，具有高级语言以及各种函数库、子程序及图表。
因此单片机的功能大为增强，用户使用起来十分方便。
b:
速度快。
单片机由于主要用于工业控制方面，一般都需要较大的程序存储器，用以固化已调好的控制程序；而数据存储器的容量相对较小，主要用来存放少量的随机数据。
小容量随机存储器直接装在单片机内部，可使数据船送速度快。
⑶抗干扰性强
由于单片机的各种功能部件都集中在一个芯片上，特别是存储器也集成在芯片内部，部线短，数据大都在芯片内部传送，不易受到外部干扰，增强了抗干扰能力，使系统运行更可靠。
⑷指令丰富
单片机一般都有传送指令逻辑运算指令，转移指令，加、减运算指令等。
有些单片机还具有乘法及除法运算指令，特别是位操作指令十分丰富。
例如在MCS-51系列单片机中，专门设有布尔处理器，并且有一个专用的处理布尔变量的指令集。
指令集中包括布尔变量的传送、逻辑运算、控制转移、置位等指令。
因而单片机能在逻辑控制、开关变量控制以及顺序控制中得以广泛应用。
2.单片机的组成及工作过程
单片机是由中央处理器（CPU）和适当容量的存储器、输入/输出接口电路三大基本部分组成，它通过接口电路再与输入/输出外部设备连接。
以下简单叙述各部件的作用：
⑴中央处理器（CPU）
CPU是整个单片机系统的核心，它是有算术逻辑运算单元和控制器组成的。
它的功能是进行数据处理，并且控制数据和指令在单片机中的运行，即控制单片机根据给定的要求进行操作。
⑵存储器
存储器是单片机存放程序和数据的部件，它是有许多存储信息的单元组成。
存储单元越多，存储器容量越大，可存放的信息量就越多。
⑶输入/输出借口电路（I/O）接口
接口电路CPU和外部设备之间不可缺少的连接纽带。
人们要控制单片机的运行，可通过键盘送入指令，也可用开关送入信号，键盘和开关都是输入设备。
单片机要运行的结果输出，可通过显示器、打印机告诉人们，也可通过接口电路输出信号，操作各种电器设备进行动作，显示器、打印机和电器设备都是输出设备。
因为外部设备与CPU之间的逻辑电平、速度、时序、驱动能力的有很大的差别，所以必须通过I/O接口电路解决它们之间的匹配问题。
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