电子闹钟毕业设计 精品.docx

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电子闹钟毕业设计精品

电子闹钟毕业设计

摘要：

本设计是以89C51单片机作为控制核心的闹铃系统。

本文大致可以分为三个章节，第一章节讲了用单片机来制作电子闹钟所带来的优势，还有电子闹钟在电子产品中未来的趋势以及本次设计所要实现的课题目标。

第二章节讲了设计的一些思路和该产品包含的一些硬件电路组成。

第三章节讲了各个软件模块之间的设计以及该产品的程序代码。

最后是一些结论体会部分和附录图。

关键词：

PC机；单片机89C51；串行通信；数码显示

目录

第一章绪论1

1.1引言1

1.2闹钟的发展趋势1

1.3本次设计所要实现的目标1

第二章系统总体设计2

2.1系统总体设计思路2

2.2总体硬件组成框图2

2.3AT89C51的简介3

2.4系统功能的确定4

2.5时钟电路5

2.6复位电路5

2.7键盘电路6

2.8数码显示电路7

第三章系统软件设计8

3.1数据单元分配8

3.2时钟程序设计步骤8

3.3计时子程序模块的实现9

3.4时钟设定子程序模块的实现10

3.5程序说明11

3.6实现方式12

3.7源程序设计12

结论与体会20

主要参考材料：

21

附录1：

系统原理图22

附录2：

PCB图23

第一章绪论

1.1引言

电子闹钟是一种应用非常广泛的日常计时工具，数字显示的日历钟已经越来越流行，特别是适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和广场等使用，壁挂式LED数码管显示的日历钟逐渐受到人们的欢迎。

单片机电子闹钟是集电子技术、数字显示技术为一体的高产品，具有按时闹铃，显示清晰直观、走时准确等优点。

首先介绍设计电子闹钟所涉及的主要硬件和特性，然后说明软件设计的思路，程序结构及流程，并在测试软件上进行调试和修改，以完成电子闹钟的基本要求，即可以随意设定起始时间，有秒显示功能，有12/24世制选择，可以设定闹钟，停电时由电池供电等功能。

现代社会电子闹钟发挥着很大的作用，也是它存在和发展的一个重要方面，尤其是在代表集成电路技术的发展方面，通过不断提高电子闹钟的计时的精确度可以极大促进定时技术芯片的发展。

同时电子闹钟与其他嵌入式电子产品一样是微处理器的应用，通过电子闹钟的设计可以很好的掌握电子设计技术。

1.2闹钟的发展趋势

随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备都有自己的控制器，使用起来很不方便。

这些具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动，扩大了数字化的范围，为家庭数字化提供了可能。

基于单片机的电子闹钟就是新一代的产品，能够实现远程控制等功能。

它功能强大、体积小、质量轻、灵活好用。

1.3本次设计所要实现的目标

设计一个电子闹钟

1）能随意设定走时起始时间

2）螚指示秒节奏，即秒指示

3）能通过PC机实现远程控制

4）时间预设，定时关机的功能

第二章系统总体设计

2.1系统总体设计思路

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，并制成印刷线路板。

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、复位电路。

具有3个功能按键：

1）在复位后的待机状态下，用于启动设定时间参数（对时或定闹）；

2）在设定时间参数状态而且不是设定最低位（即分个位）的状态下，用于结束当前位的设定，当前设定位下移；

3）在设定最低位（分个位）的状态下，用于结束本次时间设定。

2）＋１键，用于对当前设定位（编辑位）进行加1操作，根据正在编辑的当前位的含义（时十位、时个位、分十位、分个位）自动进行数据的上限和下限判断。

例如，对12小时制，小时的十位只能是0、1，如果当前值为0，则按＋1键后为1，再按＋1键则又回复到0。

把以上各个模块联结起来，整体调试功能。

2.2总体硬件组成框图

整个系统的原理框图如图2.1所示

图2.1系统原理框图

2.3AT89C51的简介

2.3.1AT89C51简介

AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

2.3.2引脚介绍

AT89C51具有如下特点：

40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

图2.2为AT89C51引脚图

图2.2AT89C51引脚图

此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。

空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

主要功能特性：

·兼容MCS-51指令系统

·32个双向I/O口

·2个16位可编程定时/计数器

·全双工UART串行中断口线

·2个外部中断源

·中断唤醒省电模式

·看门狗（WDT）电路

·灵活的ISP字节和分页编程

·4k可反复擦写（>1000次）ISPFlashROM

·4.5-5.5V工作电压

·时钟频率0-33MHz

·128x8bit内部RAM

·低功耗空闲和省电模式

·3级加密位

·软件设置空闲和省电功能

·双数据寄存器指针

2.4系统功能的确定

2.4.1基本功能

系统具有时间、日期、三路定时功能，并可以对时间、日期、定时进行设定，有定时提示音。

要求计时精度尽量提高。

显示格式为：

时间：

“时”（第1、2位）、“分”（第3、4位）、“秒”（第5、6位）；

日期：

“年”（第1、2位，如2007年显示为07）、“月”（第3、4位）、“日”（第5、6位）；

定时：

“时”（第1、2位）、“分”（第3、4位）、“状态标志”（第5、6位）。

键盘及数码管排列如图2.3所示。

2.4.2扩展功能

该系统可以增加温度传感器，实现温度测量，以实时显示温度，用1、2位数码管显示；还可以增加湿度传感器，实现湿度测量，以实时显示湿度，用5、6位数码管显示。

多路定时器功能也可扩展为对多种家电等电气产品的自动控制，比如电饭煲等；也可利用温度对某些电气产品进行自动控制，比如空调等；还可利用湿度传感器对湿度进行调节。

如图2.3所示。

图2.3系统功能图

2.5时钟电路

实验板的时钟振荡源电路如图2.4所示。

其中JT为11.0592MHz的晶振，改变两电容CB的值即可对此晶振频率进行调节。

该电路提供单片机工作所需的振荡频率，计算定时器初值即需此晶振频率，在通信时也需知道晶振频率，以对波特率进行计算。

图2.4时钟电路

2.6复位电路

如图2.5所示为实验板的复位电路，当RESET信号为低电平时，实验板为工作状态，当RESET信号为高电平时，实验板为复位或下载程序状态。

由于AT89S52具有ISP的功能，即可以通过并口线直接将程序下载到单片机内，因此，AT89S52具有两种状态，下载程序状态和运行状态。

该复位电路能实现上电自动复位，也能手动复位，一般复位时RESET应保持20毫秒以上高电平，此复位时间由接地电容控制。

图2.5复位电路

2.7键盘电路

如图2.6所示为阵列按键电路，各设置及转换信号由此电路输入，实验板提供了16个按键，由P1口经SN74F244（驱动芯片）输出扩展成4×4的阵列按键，P1.0～P1.3为行线，P1.4～P1.7为列线。

SN74F244有一片选信号线

，当此口线为低电平时，A1～A4与Y1～Y4接通，反之，A1～A4与Y1～Y4断开。

此键盘用扫描工作方式，若有键按下，则相应位端口被拉低为低电平，由于本系统只用了4个按键，所以只需对4个按键进行扫描。

扫描时，先置P3.3口为高电平，向P1口送0EFH（MOVP1，#0EFH），再置P3.3口为低电平，读P1口（MOVA，P1），最后判断P1口低4位哪位是低电平，若某位为低电平，则相应按键被按下，如P1.0为低电平（ACC.0=0），则K1键被按下。

图2.6阵列按键

2.8数码显示电路

如图2.7所示为数码显示电路，实验板使用了6个共阳数码管，P0口为段码信号线，B1～B6为位控线，是P1口经SN74F573（反向驱动芯片，即输入为高电平，则输出为低电平，反之则输出为高电平，该芯片也有一片选信号C，当此信号为高电平时有效）反向得到，再由B1～B6控制晶体管Q1～Q6，以达到控制每位数码管的目的。

系统采用动态显示，先向P0口送第一位数码管需要显示的段码值，再给P1口送0FEH，延时1毫秒使第一位数码管显示，又向P0口送第二位数码管需要显示的段码值，P1口送0FDH，延时1毫秒，使第二位数码管显示。

依次递推，直到最后一位数码管，然后再循环。

改变延时时长可以调节数码管显示的亮度，由于单片机执行速度很快（微秒级），所以看上去数码管一直亮着。

图2.7数码显示电路

第三章系统软件设计

3.1数据单元分配

数据存储单元分配如表3.1所示：

表3.1数据存储单元分配

项目

秒

分

时

日

月

年

存储单元

30H

31H

32H

33H

34H

35H

项目

定时1：

开关

定时1：

分

定时1：

时

定时2：

开关

定时2：

分

定时2：

时

存储单元

36H

37H

38H

39H

3AH

3BH

项目

定时3：

开关

定时3：

分

定时3：

时

存显示首地址

堆栈起始单元

存储单元

3CH

3DH

3EH

3FH

50H

标志位单元（20H）分配如表3.2所示：

表3.2标志位单元（20H）分配

位单元

项目

位单元

项目

01H

1、2位数码管闪烁标志位

08H

定时1显示标志位

02H

09H

定时2显示标志位

03H

3、4位数码管闪烁标志位

0AH

定时3显示标志位

04H

0BH

定时1响铃标志位

05H

5、6位数码管显示标志位

0CH

定时2响铃标志位

06H

0DH

定时3响铃标志位

07H

日期显示标志位

0EH

总响铃标志位

3.2时钟程序设计步骤

系统采用模块化结构，主程序只需调用各个子程序模块即可实现相应功能。

其模块结构图如图3.1所示。

图3.1模块结构图

3.3计时子程序模块的实现

当T0中断时，执行本程序，因T0设为50毫秒中断，故中断20次为1秒。

中断程序分别有20次计数（1秒），60次计数（1分），60次计数（1小时），24次计数（1天），28、29、30、31次计数（1个月），12次计数（1年）。

当前位到设定数值时写0或1，下一位加1。

由于本世纪是21世纪，年位前两位是4的倍数，故判断闰年时只需对年的后两位进行计算，能被4整除为闰年，否则为平年，年位只进行加1，大于99时又重新开始。

计