带定时功能的闹钟单片机课程设计.docx

带定时功能的闹钟单片机课程设计.docx

《带定时功能的闹钟单片机课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带定时功能的闹钟单片机课程设计.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

带定时功能的闹钟单片机课程设计

课程设计任务书

设计题目

带定时功能的闹铃

学生姓名

所在院部

电子信息与电气工程学院

专业、年级、班

12电子信息工程

设计要求：

1、有电源开具关及指示灯，有复位按键。

2、接通电源后，蜂鸣器连续两次发出响声，同时工作指示灯LED闪动，表示程序执行，数码管显示“00-00-00”

3、接着设置当前时间。

按K1键，LED停止闪动，即进入时间设置状态；按K2键调整小时，每按一次数值增1；按K3键调整时间。

设置完成后，按K4，LED恢复闪烁，即设置完成，进入正常走时状态，此时正常指示灯亮。

4、设置闹铃时间，进入正常走时状态后再按K2键，即进入闹铃时间设定状态，同时定时指示灯亮，K2为设置闹铃功能键，再按k2，小时调整；按k3，分钟调整。

5、闹铃开、关设置。

闹铃时间设定完后，再按k4，进入闹铃开、关设置。

若设置为开，启动闹铃后连续3次发出响声；若设置为关，关闭闹铃时发出1次响声。

学生应完成的工作：

吴付明同学的任务是针对郝高杰同学作出的原理图以及方针图做出实物，要求能够根据所给的元器件焊出所要求的实物，必须按照要求可以运行，对自己的工艺要有一定的基础，最后写出设计结果和结论。

参考文献阅读：

[1]张毅刚，彭喜元，彭宇.单片机原理及应用..北京：

高等教育出版社，2010.5.

[2]陈继红，徐晨，王春明.微机原理及应用.北京：

高等教育出版社，2011.

[3]张迎新.单片机微型计算机原理及应用.北京：

国防工业出版社，1999.

[4]赵曙光.可编程逻辑器件，原理，开发与应用.西安：

西安电子科技大学,2000.

[5]付家才.单片机控制工程实践技术.北京：

化学工业出版社,2004.

[6]李全利，迟荣强.单片机原理及接口技术.北京：

高等教育出版社，2004.

工作计划：

5.6课程设计任务书下达5.7～5.8结合指导老师，完成硬件电路的设计

5.9～5.10程序编写，进行仿真调试5.8～5.9课程设计说明书的书写

5.13领元器件5.14焊接电路板.硬件测试

5.12～5.13程序的烧写和电路板调试5.17交课程设计说明书和焊接电路板

任务下达日期：

2013年5月6日

任务完成日期：

2013年5月17日

指导教师（签名）：

学生（签名）：

带定时功能的闹铃时钟设计

摘要：

本次设计主要包括电源部分、单片机控制部分、数码管显示部分、按键调时、定时控制部分、指示灯蜂鸣器五部分构成。

通过这五个模块以实现时钟的正走和定时功能。

定时闹钟在单片机控制部分采用了AT89S52芯片，用8位数码管来进行显示，用P1口进行位选控制，用P0口进行数码管段码驱动，采用的是动态扫描，能够比较准确的显示时间，电源电路主要是由变压器、桥堆、电容、稳压器、电阻、发光二极管等元件构成，由电容和晶振等构成时钟电路，一个开关和电容电阻接上电源构成了复位电路，然后通过S1、S2、S3和S4四个功能按键可以时间对事件的修改和定时，定时时间到后蜂鸣器发出响声。

在软件方面采用C语言编程，整个系统能完成时间的显示、调时和定时闹钟、复位等功能，并通过仿真后得到正确的结果。

关键词：

单片机电源时钟显示定时闹钟

目录

1.设计背景1

1.1单片机的发展史1

1.2单片机的发展前景1

2.设计方案2

2.1定时闹钟的系统设计：

2

2.2时钟设计方案2

2.3定时闹钟的硬件和软件设计3

2.4数码管显示方案3

3.方案实施4

3.1系统硬件组合图4

3.2电路模块4

3.3软件设计：

7

4.结果与结论9

4.1结果9

4.2结论9

5.收获与致谢10

6.参考文献11

7.附件12

附件1：

元器件清单12

附件2：

电路原理图13

附件3：

软件程序14

1.设计背景

1.1单片机的发展史

在我们的今天单片机已无处不，可以说单片机为我么们的生活提供了巨大的方便。

我们对单片机可谓是熟悉而又陌生，因为我们对它的内部结构原理却知道的很少。

单片机诞生于20世纪70年代末，大致经历了四个阶段，第一阶段（1974年—19176年）单片机进入初级阶段只有8位的CPU、64BRAM和两个并行口；第二阶段（1976年—1978年）位单片机低性能阶段，不过它也取得了进一步的发展；第三阶段（1978年—1983年）单片机进入高性能阶段，Intel公司在此领域做出了巨大的贡献，推出了MCS—51系列，无论是位数还是串行口、存储空间都得到了很大的改进；第四阶段（1983—现在）8位机得到稳固、发展、16、32推出阶段，并且32位机得到广大用户的青睐，总之单片机这个领域在短短时间内取得了巨大的发展，并与我们的生活息息相关。

1.2单片机的发展前景

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

下面是单片机的主要发展趋势。

（1）高性能化主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。

采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。

（2）小容量、低价格化与上述相反，以4位、8位机为中心的小容量、低价格化也是发展动向之一。

这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品。

（3）串行扩展技术在很长一段时间里，通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。

（4）外围电路内装化这也是单片机发展的主要方向。

随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种处围功能器件集成在片内。

2.设计方案

2.1定时闹钟的系统设计：

我的设计包括五个模块：

电源电路模块、AT89S52模块,其中包含时钟电路、复位电路部分、控制按键模块、指示灯、蜂鸣器闹钟模块和数码管显示模块。

通过这五个模块以实现时钟的正走和定时功能。

在这五个模块中，通过电源模块给单片机输入+5v电压，以使单片机正常工作，其次用按键来给时钟进行调时和定时，电源部分用红指示灯来显示，正走状态下绿色指示灯亮，在进行定时功能的调整时，黄色指示灯亮。

用数码管来显示时间，当闹钟开启时，蜂鸣器响三声，当闹钟关闭时，蜂鸣器响一声。

在单片机控制模块，主要是时钟电路、复位电路，因各模块之间的相互连接如下图所示：

图2.1模块的相互关系

2.2时钟设计方案

在接到任务书之后，我们经过不断地讨论和查找资料，找出了以下几个方案，有的方案结构简单单程序编写比较复杂，算法比较难，仿真与实物有一定差距精确度有很大的差距。

方案一：

运用大一所学的模拟电子和数字电子技术知识，其中有555秒脉冲发生器和74系列等相关芯片设计出纯硬件的电子闹钟。

本方案的优点是：

思想简单，不需要编写程序；缺点是：

所需器件太多，有些贵，电路复杂，不容易焊接。

方案二：

可以根据我们所学过的编程软件实现，比如用计算机本身所拥有的DOS，也可以运用一些纯编程仿真软件，比如我们这学期所用的汇编语言程序软件IPAD.本方案的优点是只需要计算机就可以完成，不需要连接硬件电路，方法不高。

方案三：

使用单片机内部的可编程定时器，利用MCS-51中的89C52作其核心部分，其内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时，这样设计硬件成本较低，电路简单，但程序设计较为复杂。

根据我们自己的经济情况和实践要求以及本次课程设计的主要要求，我们选用了我们本学期所学的有关单片机方面的知识，所以我们选择了方案三。

2.3定时闹钟的硬件和软件设计

在选定方案三后，我们采用了AT89S52芯片，用8位数码管来进行显示，用P1口配合74HC573芯片进行位选控制，用P0口加上拉电阻进行数码管段码驱动，采用的是动态扫描，能够比较准确的显示时间，电源电路主要是由变压器、桥式整流、电容、稳压器、电阻、发光二极管构成的，由两个电容和一个晶振构成时钟电路，一个开关和电容电阻构成了复位电路，然后通过S1、S2、S3和S4四个功能按键可以时间对事件的修改和定时，定时时间到后蜂鸣器发出响声。

在软件方面采用汇编语言编程，程序设计可分解为显示、调时、正走、闹铃设置、检查闹铃实践、执行闹铃时间处理、等部分组成，每部分均通过子程序实现，再通过子程序调用，使其有机的联系，最终使整个系统完成时间的显示、调时和定时闹钟、复位等功能，并通过仿真后得到正确的结果。

2.4数码管显示方案

方案一：

静态显示。

所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。

该方式每一位都需要一个8位输出口控制。

静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。

但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，造成了资源的浪费。

方案二：

动态显示。

所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。

利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。

显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。

调整参数可以实现较高稳定度的显示。

动态显示节省了I/O口，降低了能耗。

因此从节省I/O口和降低能耗出发，本设计采用方案二。

3.方案实施

3.1系统硬件组合图

根据第二章的方案选择以及理论分析，可以大概的画出硬件电路组合图，其中画出的硬件组合图如下所示：

图3.1.1系统硬件组合图

3.2电路模块

1、系统时钟电路

AT89S52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，此放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接是时钟电源可构成时钟电路。

单片机的生产工艺不同，时钟的产生方式也不同，有内部和外部两种时钟产生方式，根据该设计需要，采取内部方式。

（在硬件电路中，时钟要尽量的靠近单片机）

图3.2.1系统时钟电路

2、系统的电源电路

这个电源电路主要是由变压器、桥式整流、滤波电容、稳压器、电阻、发光二极管构成的。

交流电压220V通过变压器变压以后，经过桥式整流变成直流电压，然后经过电容滤波和7805稳压，最后输出+5V的电源，然后在电源电路中加上一个发光二极管，当电源接通后发光二极管会亮。

图3.2.2系统电源电路

3、复位电路

在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。

复位后P0－P3口均在1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。

当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。

复位是由外部的复位电路来实现的。

片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。

复位电路通常采用上电自动复位，按钮复位和芯片复位三种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。

复位操作不会对内部RAM有所影响。

图3.3.3复位电路

4、控制按键模块

按键K1、K2、K3、K4分别接到P2.0、P21、P2.2、P2.3端口。

K1键为时间设置和正常走时的设置键。

K2键设置闹钟功能键、闹钟和当前时间的小时设置。

K3键调整当前时间和闹钟的分钟设置。

K4键为设置当前时间后恢复键和闹铃开关设置键。

图3.3.4控制按键电路

设置当前时间：

按K1键LED停止闪动，即进入时间设置状态，按K2键调整小时，每按一次数值增一，按K3键调整时间，设置完成后按K4，LED恢复闪烁，及设置完成，进入正常走时状态。

设置闹铃时间：

K2键进入闹铃设置时间设定状态，K2为设置闹铃功能键，再按K2小时调