C单片机实现电子闹钟Word格式文档下载.docx
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根据以上各模块并结合显示屏的功能及元器件材料的情况,决定采用AT89C51为内核显示设计方案。
先进行系统的整体规划确定整个系统的功能,然后按照每个功能的具体要求,进行各个模块的实物设计并逐个调试,待全部通过后,进行整个系统的联调,最终实现一个完整的系统。
整个系统的设计步骤如下:
在单片机最小系统的基础上,完成按键电路和复位电路的设计。
完成显示电路、数字按键、单片机时钟电路。
Ⅰ硬件设计
系统硬件的设计可以根据系统的各个功能,把整个系统划分成若干个模块,分别对这些模块来进行设计,然后在通过单片机程序来实现对各个硬件模块功能的调度。
本系统涉及到的硬件模块有:
按键电路、数码管显示电路、单片机时钟电路、蜂鸣器电路。
各部分实现功能如下:
按键电路:
提供按键信号。
单片机时钟电路、复位电路:
提供内部时钟。
数码管驱动显示电路:
显示当前时间。
蜂鸣器电路:
闹钟报时。
Ⅱ软件设计
本系统的软件部分主要完成功能:
时分秒的进位算法处理、数码管的时间显示、时间调整设置、闹钟功能。
根据软件的功能划分软件设计模块结构,如下所示
其中各个模块具体任务如下:
按键驱动模块:
对各个按键的功能进行相关的定义。
LED驱动模块:
根据系统需要显示相应的数字时间;
时间处理模块:
时、分、秒的进位算法处理
三.系统硬件电路的设计
1根据确定的硬件方案设计硬件框图,如下图所示:
2系统原理图的设计
系统总的硬件电路如下图所示
实际要用到5个按键,受空间限制仿真电路中只画出4个。
单片机管脚资源分配:
P0口为数码管段选信号输出口。
P3口为数码管位选信号输出口。
P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4为键盘的输入信号。
P3.6为蜂鸣器信号的输出口。
下面分别介绍各个电路。
(1)数码管驱动及显示电路
本设计采用8位7段共阳极数码管用来显示时间。
为了将时间在LED数码管上显示可采用动态显示法。
通过对每位数码管的依次扫描,使对应数码管亮;
同时向该数码管送对应的字码使其显示数字。
由于数码管扫描周期很短,而且人眼有视觉暂留效应,所以数码管看起来总是亮的从而实现了数字的同时显示。
数码管主要包括位选和段选信号线。
位选是用来选通数码管的,只有位选信号有效该数码管才会亮并显示要现实的数字;
段选是选择数码管7段的那一笔亮,从而显示不同的数字。
本设计中单片机P0口输出段选数据,P3口输出位选数据。
数码管与单片机相连的电路如下图所示:
电路中使用了芯片74ls245,该芯片用来驱动LED。
其片选引脚要接地,使其一致为低电平,芯片一直可以工作。
(2)晶振电路
晶体以及电容C1、C2构成并联谐振电路,接在放大器的反馈回路中构成内部单片机内部时钟。
晶体可在1.2MHz-12MHz之间任选,电容C1、C2的典型值为通常选择为30pF左右,这时对应的始终频率为12MHz。
单片机内部晶振电路图及连接电路如下:
(3)按键电路
本设计采用行列式按键电路,它由行线和列线组称成,按键位于行列的交叉点。
一个4*4的行列结构可以构成一个16个按键的键盘,如下图所示。
在按键数目较多的场合,行列式按键可以节省很多的I/O口线。
按键的识别是通过扫描来实现的。
单片机会依次扫描每一行和每一列,通过行线和列线的电平高低即可判断哪个按键被按下。
本设计中用到四个按键,P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4,分别用于时间校准设置、定闹设置、秒分时切换、加1调整、减1调整。
按键与单片机相连电路如下:
由原理图可以明显看出,当按键未被按下时,对应引脚为高电平;
按键被按下时为低电平。
通过扫描即可辨别哪一个按键被按下。
本题画出的虽然是独立按键,但是内部驱动依然是行列式按键的驱动,这里只是为了画图方便。
(4)复位电路
当按下复位键时单片机进入复位状态,可以进行时间的设置等。
电路图如下所示:
四.系统软件部分的设计
本设计的软件系统用来配合硬件电路实现特定的功能。
程序主要包含键盘扫描模块、时间处理模块、和数码管显示程序3大部分。
程序大致流程如下:
否
1.时间处理模块
单片机晶振频率为12MHz,一个机器周期等于12个振荡脉冲周期,因此机器时序频率是振荡频率的1/12,即1MHz,所以一个机器周期为1μs。
本设计用的是计时器0的方式1,对于方式1,计数个数M与计数初值N的关系为M=2^16–N,定时时间t与计数个数M和初值N的关系为t=M*机器周期=(2^16-N)*时钟周期*12。
计时过程中,秒sec等于60时清零,分min加一;
分min等于60时清零,小时hour加一;
当小时大于24时,置为0。
时分秒的进位算法代码如下:
voidtimecontrol()
{
sec++;
if(sec==60)//秒sec到60清零,分min加一
{
sec=0;
min++;
if(min==60)//分min到60清零,时hour加一
min=0;
hour++;
if(hour==24)//小时hour等于24时清零
hour=0;
}
}
定时器的先关设置:
voidmain()
TMOD=0x01;
//定时器0工作在方式1
TH0=(65536-45872)/256;
//装初值,50ms
TL0=(65536-45872)%256;
EA=1;
//总中断允许
ET0=1;
//T0中断允许
TR0=1;
//开定时器0
while
(1)
keyscan_settime();
keyscan_time();
buz();
2.数码管显示模块
本设计中以P0口作为数码管的段选输出,P3口为位选信号输出。
由于所用数码管为共阳极连接,所以要点亮的数码管位选端为高电平1.
位选信号的I/O口声明
#include<
reg51.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbits1=P3^0;
//数码管位选控制端的定义
sbits2=P3^1;
sbits3=P3^2;
sbits4=P3^3;
sbits5=P3^4;
sbits6=P3^5;
sbits7=P3^6;
段码表:
ucharcodemum[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
//共阳数码管0-9编码
数码管显示函数如下:
voiddisplay(ucharzs,ucharzm,ucharzh)
//数码管显示函数
{
s1=1;
//P3即S系列输出位选信号
P0=mum[zh/10];
//P0输出段选信号,显示小时的十位
delayms(5);
s1=0;
s2=1;
P0=mum[zh%10]&
0x7f;
//
显示时的个位加上小数点
s2=0;
s3=1;
P0=mum[zm/10];
//显示分的十位
s3=0;
s4=1;
P0=mum[zm%10]&
//分的个位加上小数点
s4=0;
s5=1;
P0=mum[zs/10];
//秒的十位
s5=0;
s6=1;
P0=mum[zs%10];
//秒的个位
s6=0;
3.键盘扫描模块
首先要声明各个按键的功能以及对应的I/O口,然后驱动程序将对按键进行扫描以识别被按下的键。
按键对应I/O口声明
/*k1设置时间,k2定时,k3时分秒选择,k4加数字,k5减数字。
*/
sbitk1=P1^0;
sbitk2=P1^1;
sbitk3=P1^2;
sbitk4=P1^3;
sbitk5=P1^4;
键盘扫描以进行时间设置
voidkeyscan_settime()
//时间设置模块
ucharst,mt,ht;
if(k1==0)
delayms(10);
//延迟一段时间再次扫描以达到软件消抖的目的
st=sec,mt=min,ht=hour;
TR0=0;
//关闭定时器
while(k1==0)
//等待用户按键
display(st,mt,ht);
if(k3==0)
if(k3==0)
while(!
k3);
ss++;
if(ss==3)
ss=0;
/*通过ss选择时分秒设置*/
if(k4==0)
//加数
if(k4==0)
k4);
switch(ss)
case0:
st++;
if(st==60)st=0;
break;
case1:
mt++;
if(mt==60)mt=0;
case2:
ht++;
if(ht==24)ht=0;
default:
;
}
if(k5==0)
//减数
if(k5==0)
k5);
if(st>
0)st--;
else
st=0;
if(mt>
0)mt--;
mt=0;
if(ht>
0)ht--;
ht=0;
;
//设置完毕,开启定时器
sec=st,min=mt,hour=ht;
display(sec,min,hour);
用户定闹钟时间模块
voidkeyscan_time()
//用户定时模块
if(k2==0)
s=sec;
m=min;
h=hour;
while(k2==0)
//开始定时设置
display(s,m,h);
//加一
s++;
if(s==60)s=0;
m++;
if(m==60)m=0;
h++;
if(h==24)h=0;
//减一
if(s>
0)s--;
s=0;
if(m>
0)m--;
m=0;