基于AT89C51单片机定时闹钟设计.docx

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塔里木大学信息工程学院

《单片机原理与外围电路》课程论文

题目：

单片机定时闹钟设计

姓名：

海热古丽·依马木

学号：

5011110115

班级：

计算机15-1班

摘要：

本设计是单片机定时闹钟系统，不仅能实现系统要求的功能，而且还有附加功能，即还能设定和修改当前所显示的时间。

 本次设计的定时闹钟在硬件方面就采用了AT89C51芯片，用6位LED数码管来进行显示。

LED用P0口进行驱动，采用的是动态扫描显示，能够比较准确显示时时—分分—秒秒。

通过S1、S2、S3、和S4四个功能按键可以实现对时间的修改和定时，定时时间到喇叭可以发出报警声。

在软件方面采用汇编语言编程。

整个定时闹钟系统能完成时间的显示，调时和定时闹钟、复位等功能，并经过系统仿真后得到了正确的结果。

关键词：

单片机、AT89C51、定时闹钟、仿真 

Abstract：

Thisdesignisasingle-chiptimingalarmsystem,cannotonlyrealizethefunctionofsystemrequirements,andthereareadditionalfunctions,whichcansetupandmodifythedisplaytime.TimingalarmclockthisdesignadoptstheAT89C51chiponthehardwareside,with6LEDdigitaltubetodisplay.LEDP0exportdriven,byusingdynamicscanningdisplay,canaccuratelydisplayalways-sub-secondsseconds.ThroughtheS1,S2,S3,andS4fourfunctionkeyscanbeachievedonthetimechangesandtiming,timingtothehorncansendoutalarmsound.Usingassemblylanguageprogramminginthesoftware.Thetimingclocksystemhasfunctionsoftimedisplay,timingandtimingalarmclock,resetandotherfunctions,andthesystemsimulationtoobtaincorrectresults.

Keywords:

singlechipmicrocomputer,AT89C51,alarmclock,simulatio

目录

1绪论 2

1.1课题背景及研究意义 2

1.2国内外现状 2

1.3课题的设计目的 2

1.4课题的主要任务 2

1.5课题的主要功能 2

2系统概述 3

2.1方案论证 3

2.2系统设计原理 3

3系统硬件设计 4

3.1单片机AT89C51简介 4

3.2数码管显示电路 6

3.3时钟电路 7

3.4喇叭:

SPEAKER 8

4系统软件设计 8

4.1系统软件设计说明 8

4.2程序调试 8

4.3程序流程图 9

4.3仿真步骤 10

4.4仿真结果 10

结论 12

参考文献 13

附录A系统整体电路 14

附录B全部程序清单 14

附录C:

PCB图和3D图 23

1绪论

1.1课题背景及研究意义

进入信息时代，计算机的影子无处不在，带有像单片机一类嵌入式处理器的小型智能化电子产品，已经成为家用电器的主流，市场需求前景广阔，因此，掌握小型单片机应用系统设计方法，已成为当今电子应用工程师所必备的技能，定时闹钟具备小型单片机应用系统的一切要素，其结构简单、成本低廉、走时精确、设置方便，所以智能化方面有广泛的用途。

1.2国内外现状

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。

同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。

而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片。

在单片机（Microcontroller）出现后，计算机才真正地从科学的神圣殿堂走入寻常百姓家，成为广大工程技术人员现代化技术革新，技术革命的有利武器。

目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用。

彩电，冰箱，空调，录像机，VCD，闹钟，遥控器，游戏机，电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地溶入我们每个人的生活之中。

单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。

1.3课题的设计目的

本设计是一个定时闹钟，它仅使用单片的20引脚单片机完成闹钟的全部功能。

设计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，学会独立思考、独立思考、独立工作，以及提高对所学应用基本理论分析和解决实际问题的能力。

1.4课题的主要任务

本文设计的定时闹钟采用AT89C51芯片，用汇编语言进行编程，时、分、秒用6位LED数码管显示。

在电路中通过四个按键S1、S2、S3和S4来进行定时时间和定时闹钟，定时时间到通过喇叭发出报警声。

1.5课题的主要功能

1）能显示：

时时—分分—秒秒。

2）能够设定定时时间、修改定时时间。

3）定时时间到能发出报警声。

设计的部分分为软件及硬件，软件部分写出闹钟的工作方式以及它是如何工作的，而硬件部分是软件的载体，画出正确的电路图然后在软件的控制下才能使设计的定时闹钟正常工作。

2系统概述

2.1方案论证

显示器的选择方案论证：

方案一：

液晶显示器。

如果选择此方案，将会降低系统的功耗，这样就可以用电池供电，便于携带。

但液晶显示器的驱动电路复杂，使用起来有一定的难度。

方案二：

用数码管作为显示器。

数码管的驱动电路简单，使用方便，如果选择了此方案，那么在夜间看时间的时候就不需要有光源，非常方便。

其缺点是功耗较大。

由于数码管使用起来较为方便，在夜间看时间也很方便，因此我选择了方案二。

2.2系统设计原理

本设计使用的是单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大，而且可以随时的更新系统，进行不同状态的组合。

本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，利用6位共阴数码管作为显示器件。

接入共阴LED显示器，可显示时，分钟，秒，单片机外围接有定时报警系统，时间的定时用时钟电路，修改时间和定时用手动按键控制，报警声通过喇叭发出。

提示预先设定时间电器的起停时间到，从而控制电器的起停。

电路由下列部分组成：

时钟电路、复位电路、控制电路、LED显示，报警电路，芯片选用AT89C51单片机。

系统框图如图2-1所示：

晶振

及复位

单片机

AT89C51

RESPACK-8

7SEG-MPX6-CC-BLUE

数码管显示

键盘

（按钮）

SPEAKER喇叭

图2-1系统框图

23

3系统硬件设计

3.1单片机AT89C51简介

AT89C51是一个低电压，高性能CMOS型8位单片机，片内含4KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器（ROM）和128B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51为用户提供了许多高性价比应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

主要特性：

·与MCS-51兼容

·4K字节可编程闪烁存储器

·寿命：

1000写/擦循环

·数据保留时间：

10年

·全静态工作：

0Hz-24Hz

·三级程序存储器锁定

·128×8位内部RAM

·32可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器

·5个中断源

·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式

·片内振荡器和时钟电路

引脚使用说明：

VCC：

供电电压。

GND：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当

P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：

管脚……备选功能：

P3.0……RXD（串行输入口）

P3.1……TXD（串行输出口）

P3.2……/INT0（外部中断0）

P3.3……/INT1（外部中断1）

P3.4……T0（记时器0外部输入）

P3.5……T1（记时器1外部输入）

P3.6……/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7……/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

ST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由