定时闹钟单片机课程设计报告书.docx
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定时闹钟单片机课程设计报告书
课程设计
设计题目：
基于单片机的定时闹钟
院系：
电气工程
专业：
电子信息工程
年级：
姓名：
指导教师：
年月日
课程设计任务书
专业电子信息工程姓名学号
开题日期：
2014年月日完成日期：
2014年12月日
题目基于单片机的定时闹钟
一、设计的目的
本次电子课程设计是一个基于单片机的定时闹钟，其主要的目的是为了学习和巩固单片机知识，使对已学过的基础知识能有更深入的理解，对所学的知识能够达到学以致用，此外还对汇编语言进行复习。
总的来说，课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题的能力。
综合以上因素，结合自身的实际情况我选择了在生活中应用广泛，同时对人们的生活，学习，工作占重要地位的闹钟。
二、设计的容及要求
本课程设计以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。
硬件方面，基于单片机结合时钟电路，按键电路等设计电路，其中设置了四个按键实现了对时间的调整，这四个按键有两种功能，这也是设计过程中的一个难点。
软件方面采用C语言编程。
整个电子钟系统能完成时间的显示、调时、校时和三组定时闹钟的功能。
然后，使用Keil单片机模拟调试软件，测试程序的可行性并用Proteus进行仿真，最后得到仿真结果，验证是否达到设计的要求和效果。
三、指导教师评语
四、成绩
指导教师（签章）
年月日
一．设计方案及介绍
1.设计方案：
本课程设计的定时闹钟是以单片机以及外围接口电路为核心，再加上相关的外围电路，结合汇编语言设计的程序来实现的，有功能多，精确度高等特点，实现起来也比较简单。
2.设计介绍：
（1）时钟是将小时、分钟、秒钟显示于人的肉眼的计时装置，此次课程设计的LCD电子定时闹钟是基于单片机的数字电路实现对时、分、秒的数字显示的数字计时装置,它的计时周期为比较习惯的24小时制，此外应有校时功能和一些显示日期、闹钟等附加功能。
（2）定时闹钟采用AT89C51芯片，用C语言进行编程，在电路过对按键K1，K2，K3，K4进行相关设置，最后所设置的定时时间到是通过喇叭发出提示。
（3）字符型LCD（16*2）显示器显示格式“时时：
分分”
由LED闪动来做为秒计数表示，程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示“00：
00”，设置按键K1-K4动作如下：
K1——设置现在的时间；
K2——显示闹钟设置的时间；
K3——设置闹铃的时间；
K4——闹铃ON/OFF的状态设置，设置ON时连续三次发出“哗”的一声，off置为“哗”的一声。
设置当前时间或闹铃时间如下：
K1——时的调整；
K2——分的调整；
K3——设置完成；
K4---闹铃时间到时，发出一阵声响，按下本键可停止声响。
设计的难点在于4个按键每个都具有两个功能，以最终实现菜单化的输入功能。
采用通过逐层嵌套的循环扫描，实现嵌套式的键盘输入。
以对小时的设置的流程为例，其流程如下：
3.设计框图:
二．硬件设计
1.ＡＴ８９Ｃ５１单片机简介：
AT89C51芯片采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2到4个时钟周期，集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目和电路板面积并降低系统的成本。
AT89C51芯片内部主要有以下部件：
8031CPU、振荡电路、总线控制部件、中断控制部件、片内Flash存储器、并行I/O接口、定时器和串行I/O接口。
2.时钟电路：
结合时钟方式部方式和外部方式的特点进行分析。
部方式就是在单片机的XTAL1和XTAL2两引脚外接晶振，就构成了自激振荡器在单片机部产生时钟脉冲信号，外部方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机部。
最后选择部方式，即在单片机的XTAL1和XTAL2两引脚外接晶振，就构成了自激振荡器在单片机部产生时钟脉冲信号，如图所示：
时钟电路
3.按键电路
（1）独立按键：
（2）按键电路：
4.ＬＣＤ显示
考虑到ＬＣＤ比ＬＥＤ效果更直观，且经久耐用，性能指标高，故采用ＬＣＤ显示
5.喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时时间发出提示。
6.电路图
基于以上分析整理已经各部分的有机组成，最后完成电路图，硬件部分大致完成。
如下所示：
注：
K1-设置现在时间和调整小时
K2-设置现在时间分钟和闹铃时间分钟
K3-设置闹铃时间和设置现在时间完成
K4-闹铃响后切断电源
三．软件
1.软件设计思路：
设计的程序最终的目的是要实现时间显示，定时的显示，开关实现校时以及闹钟的功能。
根据要实现的功能，又要避免了一些函数的不必要的重复，使程序变得单间易懂，软件设计程序部分主要采用程序结构的模块化来优化设计。
在执行程序时，主程序要须通过调用子函数就可完成相应的功能。
其中主芯片：
P0.0-P0.7输出数据到LCD数据总线；
P1.0-P1.3输入外部控制信号；
P2.0-P2.2输出LCD控制信号；
P2.3输出LED-Right灯显示秒；
P2.4输出声音信号；
XTAL1、XTAL2输出部时钟电路（即晶振电路）。
2.主体思路流程图:
3.电子闹钟的主程序流程图，如图所示：
4.程序初始化
在系统开始上电时，需要首先初始化液晶：
voidTimeInit（）
{
write_（0x01）;//初始化1602液晶
write_（0x80）;//设置现实初始坐标
for（num=0;num<9;num++）//显示年月日
{
write_date（table[num]）;
delay（5）;
}
write_（0x80+0x40+6）;//写出时间显示部分的两个冒号
write_date（':
'）;
delay（5）;
write_（0x80+0x40+9）;
write_date（':
'）;
delay（5）;
write_sfm（4,shi）;//分别送去液晶显示
write_（0x80+0x40+4）;
write_sfm（7,fen）;
write_（0x80+0x40+7）;
write_sfm（10,miao）;
write_（0x80+0x40+10）
5.实现闹钟
1）实现闹钟涉及到两方面：
a）闹钟时间的设定；
b）是否响应闹钟判别以及相应的处理。
2）关键：
判别什么时候进行闹铃。
3）闹钟判别的条件：
当时十/个位、分十/个位中任意一位发生改变（即进位）时，就必须进行闹铃判别。
4）判别处理的流程图：
四．仿真结果
1.程序清单
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
uintmiao,fen,fen1,shi,shi1,flag1,flag2,flag3,aa,K1num,K2num,K3num,K4num,N;//K1num-K1按键被按下的标记变量,K2num-K2按键被按下的标记变量,K3num=0-K3按键被按下的标记变量
ucharcodetable[]="TIMINGCLOCK";//定义初始上电时液晶默认显示状态
sbitK1=P1^0;//四个按键
sbitK2=P1^1;
sbitK3=P1^2;
sbitK4=P1^3;
sbitrs=P2^0;
sbitlcden=P2^2;
sbitled=P2^3;//发光二极管控制端
sbitbeep=P2^4;//蜂鸣器控制端
sbitrelay=P2^5;//继电器控制端
voiddelay（uintz）//延时函数
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidwrite_（uchar）//液晶写命令函数
{
rs=0;
lcden=0;
P0=;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidwrite_date（uchardate）//液晶写数据函数
{
rs=1;
lcden=0;
P0=date;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidwrite_sfm（ucharadd,uchardate）//液晶写时分秒函数
{
ucharshi,ge;
shi=date/10;
ge=date%10;
write_（0x80+0x40+add）;
write_date（0x30+shi）;
write_date（0x30+ge）;
}
voidinit（）//初始化函数
{
uintnum;//写液晶的循环控制变量
aa=0;//中断次数标志
K1num=0;//K1按键被按下的标记变量
K2num=0;//K2按键被按下的标记变量
K3num=0;//K3按键被按下的标记变量
K4num=0;
flag1=1;//控制lcd屏刷新的变量
flag2=1;//控制闹钟响闹和继电器开启关闭的标记
flag3=1;//控制闹钟响起时，按下K4停止闹钟响闹的标记
led=1;//发光二极管初始化
relay=0;//继电器初始化
N=100;//系统启动时，闹钟时间到发出的声音为连续三次发出“哗”的一声
miao=0;//系统初始化时间
fen=0;
shi=0;
fen1=1;//初始化闹钟的时间
shi1=0;
beep=0;//蜂鸣器初始化
lcden=0;//液晶使能端初始化
write_（0x38）;//1602液晶初始化，设置16*2显示。
5*7点阵，8位数据接口
write_（0x0c）;//设置开显示，不显示光标
write_（0x06）;//写一个字符后地址指针自动加1
write_（0x01）;//显示清0，数据指针清0
write_（0x80）;//将数据指针定位到第一行，第一个字处
for（num=0;num<15;num++）//显示闹钟标示：
TIMINGCLOCK
{
write_date（table[num]）;
delay（10）;
}
write_（0x80+0x40+7）;//写出时间显示部分的两个冒号
write_date（':
'）;
write_sfm（8,fen）;//送去液晶显示秒，分，时
write_sfm（5,shi）;
TMOD=0x01;//设置定时器0为工作方式1
TH0=（65536-50000）/256;//定时器装初值
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;//开总中断
ET0=1;//开定时器0中断
TR0=1;//启动定时器0
}
voidkeyscan（）//键盘扫描函数
{
if（K1==0&&K3num==0）//判断K1按下,按下前没有按下K3键，则开始修改时间
{
delay（5）;
if（K1==0&&K1num==0）
{
K1num=1;
while（!
K1）//判断是否松开按键，后同
if（K1num==1）
{
TR0=0;//关闭计数器0
write_（0x80
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