三稿数字定时闹钟设计论文.docx

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三稿数字定时闹钟设计论文

摘要

该设计是由数字定时闹钟的设计,以单片机AT89C52芯片与LED数码管为核心，辅助必要的电路，构成的一个单片机数字定时闹钟。

数字定时钟设计可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。

数字定时闹钟是用数字集成电路构成的,用数码管显示“时”、“分”、“秒”的现代化计时装置。

如果采取数字定时闹钟电路完成,所采用的设计电路相当繁琐,大约需要十片以上的数字定时闹钟集成块,其性能也首要寄托于数字定时闹钟电路的各性能模块的拼凑来完成,焊接的程序也十分繁琐,成本也相当昂贵。

如果采用单片机来策划制造完成,由于其性能的达成首要通过软件编程来实现,那么就减轻了硬件电路的繁琐性,并且投资也节约了不少,因此在设计中选择单片机，运用AT89C52、耗能小、性能高的CMOS型8位单片机。

片内自身4KB的Flash存储器,准许在系统内部改写或选择编程器编写。

其他方面,AT89C52的命令系统与引脚与8052全部相容,片内拥有128B的RAM、32条I/O口、2个16位准时计数器、5个中断源、唯一的一个双工串行口。

AT89C52单片机联合七段显示器筹划的简捷数字定时闹钟，能够设立当下的时间及呈现闹铃设立时间，一旦时间到就发出一波声响，更进—步能够扩充掌握电器的开关。

筹划内容包含了秒信号发生器、时间呈现电路、按键电路、供电电源以与闹钟显示电路等部分的策划。

选择四个开关来掌握数字定时闹钟的运行情况，依次是：

一、设立时间与闹钟的小时；二、设立小时以及设立数字定时闹钟的开关；三、设立分钟和数字定时闹钟的分钟；四、设立完成退出。

课程设计的事先筹备阶段我参照详细的条件，查找相关资料，最后按条件依照已学过知识编写数字定时闹钟的程序，根据程序采取proteus软件举行了仿真尝试，对产生的问题实行分析和多次修改源程序，最后确立正确并符合条件的结果。

课程设计实现的数字定时闹钟满足课程设计的条件，在满足数字定时的时间便马上发出闹铃声，并持续一分钟左右。

呈现选用的六位数码管电路，若亮度不满足，能够利用提高电阻值来调控，掌握程序中推迟时间的短长，能够取得别样的效果。

也能够修改蜂鸣器为继电器，通过掌握继电器从而进一步来操作不同的家用电器开关。

关键词：

AT89C52；数字定时闹钟；LED数码显示管；C语言；

Abstract

Thedesignisthedesignofthedigitalalarmclocks,withsinglechipmicrocomputerAT89C52chipandLEDdigitaltubeasthecore,auxiliarynecessarycircuit,composedofasinglechipmicrocomputerdigitalalarmclocks.Digitalclockdesigncanusedigitalcircuitimplementation,alsocanbefinishedbysinglechipmicrocomputer.Digitalalarmclocksisconstitutedwithdigitalintegratedcircuit,withdigitaltubedisplay"when","points","second"moderntimingdevices.Ifdigitaltimingalarmclockcircuitiscompleted,adoptedbythedesignofthecircuitisquitetedious,isaboutmorethantenpiecesofdigitaltimingalarmclockintegratedblock,itsperformanceisalsofirstindigitalalarmclockstogethertocompletetheperformanceofthecircuitmodule,weldingprogramiscomplicated,thecostisalsoquiteexpensive.Ifhavebeenbuiltbysinglechipmicrocomputertoplanning,becauseofitsperformancetoachievetheprimaryimplementedthroughsoftwareprogramming,thenreducedthehardwarecircuitofchipmicrocomputer,usingAT89C52,smallenergyconsumptionandhighperformanceCMOS8-bitmicrocontroller.4KBFlashmemoryonchipitself,allowingthesysteminternalorselectprogrammertowrite.Otheraspect,thecommandsystemofAT89C52andpincompatiblewithall8052,has128bonchipRAM,32I/Omouth,two16-bitcounterontime,fiveinterruptsource,onlyaduplexserialport.TheplansoftheAT89C52singlechipmicrocomputercombinedsevensegmentdisplaysimpledigitaltimingalarmclock,cansetupthecurrenttimeandthealarmsetuptime,oncetimetosoundoutawave,stepfurther-canextendthecontrolofelectricalswitch.

Planningcontentcontainsthesecondsignalgenerator,timeshowcircuit,keycircuit,powersupplytothealarmclockdisplaycircuitsuchaspartoftheplanning.Choosefourswitchtograsptheoperationsituationofdigitalalarmclocks,inturn,is:

a,setuptimeandalarmclockhour.Second,setsupthedigitaltimingalarmclocksethoursandswitch;Third,setuptheminutesanddigitaltimingalarmclock;Fourth,setupacompleteexit.

ThecurriculumdesignofpreparatorystageIrefertothedetailedconditionsinadvance,andtofindrelevantinformation,finallyaccordingtotheconditions

analyzingtheproblemofimplementingandmodifythesourcecodeformanytimes,finallyestablishcorrectandconformtotheconditionsoftheresults.

Curriculumdesignrealizedigitaltimingalarmclockmeettheconditionsofcurriculumdesign,inthedigitaltimingtimeandsendoutalarmimmediately,andlastforaminuteorso.Presentchoosessixdigitaltubecircuit,ifthebrightnessisnotsatisfied,canusetoimprovetheresistancetoregulate,tomastertheshort-longdelaytimeintheprogram,canobtaindifferenteffect.Canalsomodifythebuzzerforrelay,throughfurthermasterrelaytooperatedifferenthouseholdappliancesswitch.

Keywords:

AT89C52;Digitaltimingalarmclock;LEDdigitaldisplaytube;Clanguage;

第1章绪论

1.1课题背景

在飞速发展的当今社会，许多网络技能迅速发展壮大，在它们的影响下，数字定时闹钟在社会随处可见，同时促进了社会的迅猛进步，数字定时闹钟的功能不断得到完善，数字定时闹钟的类型呈现多样化。

在忙碌的社会，需要数字定时闹钟来提示人们重视时间，对于不太关键的事，对人们的生活没有多大的影响。

但是，一些特别重要的，突入其来的忘记也许会造成不可估量的损失。

比如，大多事故都是由于人们遗忘了时间导致的。

而数字定时闹钟可以给这类人带来帮助使他们不容易忘记。

数字定时闹钟为现代人带来了快捷方便生活，并且添加了数字定时闹钟的性能。

列如准时报警、准时响铃、准时播音、按时开启电路等，这一切，全部是数字定时闹钟的功劳，因而数字定时闹钟的开发拓宽市场有着不可替代的唯一性。

EDA技术的研发和使用的广泛，EDA技术在数字定时闹钟信息、自动掌控及计算机使用地位卓见突出。

EDA技术是凭借计算机为平台，策划人在EDA软件工具上，选用固定件叙述VHDL完善筹划文件，最后使用计算机自动地完善调理编程、简化、割、设局、设线和仿真，直到满足编程。

该文件叙述了基于VHDL固件讲述语言筹划许多性能的数字定时闹钟的思维与方法。

QuartusII研发中编译和仿真了全部策划的程序，并且依次调研程序的执行结果，检验的后果说明，本次筹划内容满足要求，这次数字定时闹钟能完成调节定时闹钟性能拥有准确可使用性。

1.2研究状况

各种各样的数字定时闹钟的性能已经拓宽到手机、电脑及收音机、台灯等；响铃也有与众不同的铃声和振动；当下社会上出现了各式各样的闹钟比如：

多彩闹钟、正规蓝光振动闹钟等，又有审美价值又有实用性。

第2章设备及软件

2.1AT89C52单片机

在数字定时闹钟设计中就是采取了我们最常见的AT89C52单片机做主控芯片。

AT89C52单片机主要由微处理器、存储器、I/O口、有特殊功能寄存器SFR等部分组成。

存储器在物理上策划成程序存储器与数据存储器两个单独的构件，片内的程序存储器内存为4KB，片内数据存储器为128个字节。

AT89C52单片机有4个8位的并行I/O口：

P0口，P1口，P2口和P3口。

各个接口均由接口锁存器、输出驱动器、输入缓冲器等构成。

P1口是唯一的单性能口，仅用做数据输入与输出口，P3口是多性能口，不仅有数据输入与输出性能，还拥有特殊的第二性能，列如P3.0是串行输入口线，P3.1口是串行输出口线。

需要外部程序存储器与数据存储器延伸时，P0口当作分时复用的低8位地址总线或数据总线，P2口当作高8位的地址总线。

P3口也可以当作为AT89C52的部分与众不同的性能口，当然为亮灯编程与编程审核接纳部分掌控数据。

2.2Proteus仿真软件

现如今PROTEUS是全球最受欢迎之一的EDA仿真软件，从策划的原理框图、调整代码到单片机与外部电路调解仿真，一键转换到PCB筹划，从而达到了从定义到实物的圆满策划。

是现如今全球仅有的可把数字定时闹钟电路仿真软件、PCB筹划软件和虚幻模具仿真软件合在一起的设计软件，其处理器模型适用于8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增添了Cortex与DSP系列处理器，并持续增添其他系列处理器模型。

从编程来说也适用于IAR、Keil和MPLAB编译器。

2.3Keil软件

拥有全球最高端的自主研究的微控制器软件的商业公司是---KEIL公司。

Keil商业公司是由两家民办小的商业子公司组合而成，分别是德国慕尼黑的KeilElektronikGmbH与美国德克萨斯的KeilSoftwareInc。

Keil商业公司制作与出售很多研发器械，列如

ansic编译器、宏汇编程器、调试器、连接器、管理器、固件和及时操控系统主件（real-timekernel）。

大约拥有10万多钟微控制器研究人员在运行的处置方式。

KeilC52编译器从1988年引进市场起就受到顾客的认可和广泛利用，且灵活多变。

第3章系统硬件设计

3.1系统的总体设计

数字定时闹钟应总括秒信号发生器、时间呈现电路、按钮电路、电源以及响铃指示电路等。

按钮性能注明：

A，配置时间和闹钟的时；B，配置时以及设立闹钟的开关；C，设立分和闹钟的分；D；设立完善后退出。

数字定时闹钟的系统框图如下所示：

图１中虚线部分为数字定时闹钟的主电路，关键触及到CPU电路和按钮电路。

主机的筹划详细地注明：

一）系统数字定时闹钟电路的规划；二）系统还原电路策划；三）按钮电路策划；四）响铃指示电路的规划。

3.2系统时钟的电路策划

针对时间条件不严格的系统，依据图实行策划就能使系统真实可信的起振并平稳工作。

原理图中的C1、C2电容起着系统数字定时闹钟频率和微调稳固的功效，因此，在本数字定时闹钟系统的日常使用中特别要注意参数的选择要适当，且满足其对称性，选取正规厂家制造的瓷片或云母电容，若有条件的话温度系数越小越好。

实验说明，这2个电容元件对数字定时闹钟的走时误差有着非常大的关联。

3.3系统还原电路设计

智能系统通常有手动或上电还原。

还原电路的达成经常有两种方法：

一）RC还原电路；二）专用µＰ监测电路。

前者满足容易，投资小，但是还原可靠度不高；后者投资颇大，但是还原可靠度强，特别是多次还原可靠度强的。

通常对于还原要求严格的、并且对电源电压进行的监测的地带，一般选择以上方式。

本次课程设计采用了上电按钮电平还原电路。

3.4闹钟指示电路的设计

铃声指示通常有声或光两种方式。

该系统选用声指示。

主要元件是喇叭。

喇叭一般有无源和有源两种选择，前者只有输入声音频率信号才能发声，后者则需附加额定的直流电源即可，元件已有内置的音频振荡电路，通电后起振发音。

喇叭通常有3Ｖ、5Ｖ、6Ｖ等，以满足各种不同的场合。

数字定时闹钟电路是采取比较器比较计时系统和定时系统的输出形态，若计时系统和定时系统的输出状况一致，则发出一个脉冲信息，再和一个高频信号合在一起，传到扩大电路驱动扬声器发音，因而满足了数字定时闹钟的性能，其电路规划依照系统原理图。

3.5数字定时闹钟的显示电路设计

这次数字定时闹钟设计选用了6位数码管显示电路。

在6位LED呈现时,为了使电路简便,投入缩小,选取了动态呈现的式样，6个LED呈现器全部用一个8位的I/O、6位LED数码管的位选线依次由相关的P2.0～P2.5掌控,而将其相关的段选线并排连在一起,由一个8位的I/O口掌管,即P0口。

译码呈现电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状况由七段呈现译码器译码，经过6位LED七段呈现器呈现出来。

到定时电路时依照计时系统的输出状况形成一脉冲信息，再去触发一音频发生器完成闹铃。

校时电路是用来对“时”、“分”、“秒”呈现数字实行校核调节的。

第4章系统软件的设计

数字定时闹钟软件策划的重点在秒脉冲信号的出现、呈现的达成、及按钮的处置。

数

字定时闹钟软件的秒脉冲信号一般有延时法和定时中断法两种。

延时法一般选用查问方式，延时子编程前后依次需要查询和处置的程序，从而产生误差，从而秒脉冲的准确度较低；中断法采用的道理是：

选用单片机内部里面的设时器溢出中断来满足。

列如，设立某准时器为每1000ms中断10次，则5次的周期为0.5s。

此满足法的特性是准确度高，秒脉冲的产生和其他处理适合并列前行。

该数字定时闹钟系统软件中使用的晶振频率为12MHZ。

4.1关键模块设计

关键模块是系统软件的首要骨架。

结构化程序策划一般有“自上而下”和“自下而上”两种，“自上而下”法的重点是主骨架的搭建。

主骨架的合理程度关系到编程最后的性能好与坏。

该系统的关键模块的程序图如下图3所示：

4.2基本呈现模块的设计

基本呈现模块的策划关键点是由呈现代码取得相关的段码，呈现段码数据的并存输送，准确值较高的定时用具通常都使用了石英晶体振荡器，由常见的电子钟、石英表、石英钟都选用了石英技术，因而走时准确度十分准确，稳定性也特别好，使用简单、快捷，校核固定不增加工人的负担，数字定时闹钟采用集成电路定时，译码替换机械式输送，用

LED呈现器替换呈现器取代指针呈现，进而显示时间，缩小了计时精度，该表带有时、分、秒呈现时间的成效，还增加了时和分的校正，片选的灵活性也满足。

程序流程如图4所示。

4.3时间设定模块的设计

图5时间设定流程图

时间设立模块的策划重点是按钮的去抖处置和“一键多态”的处置。

通常波及4个键完善了6位时间参数的设立。

软件法去颤动的核心是软件迟误，检验到其中一键状况突变后迟误一定时间，再检验到这个按按钮的状况是否还保留着，是就作为按钮处置，如果不是测一律按颤动处置，去震中的误时时间通常根据资料概括为10ms上下，现实生活中，通常在20ms以上，否则，会出现一钮多处理的问题，使编程无法正常运行。

“一个键多个态”即许多键的达成思维是，依照按钮时钟的系统状况，确定按键选取什么行为，即什么性能。

4.4闹铃功能的实现

数字定时闹钟闹铃功效的达成有两个方面：

响铃时间设定与否是响铃判断与相关的处置。

响铃时间设立模块的筹划根据时间设立的模块，重点叙述响铃判断和处置模块的规划问题。

响铃判断和处置模块的主要在判定什么时间需要响铃。

在时的十位、时的个位、分十位、分个随意一个改变时，则进行闹钟判断。

译码呈现电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出运到七段呈现译码发动器译码推动，通过六个七段LED呈现器呈现出来。

响铃电路依照设时系统的输出状况发生脉冲信息，最后加上一个高频或低频信号输送到扩大电路推动喇叭发音达成报时。

校核电路是直接添加一个脉冲信号到计数器或者分计数器或者秒计数器来对“时”、“分”、“秒”呈现数字进行校核调节。

其流程图如图6所示：

顾及到数字定时闹钟的使用性,在数字定时闹钟的筹划中改写定时或调节时间时选用了闪动,通常以20组闹钟。

在编写程序上,最先做了了开始化概述了程序的入口地址和中断的入口地址,在主程序的开始概括了一组稳定的单元来存储计数的秒、分、时以及设时时间的次序等等。

在呈现程序段中首要实行了闪烁的处置,选用定时器中停标志位,再与位选相互连接的方法来操控设时或设时的闪烁。

时,分,秒呈现则是选用了软件译码的方发,再利用一段固定的程序段实行进制转变。

开始化之后,用中断方法对其计数,计数的同时选用了定时器对比的方法,对比当前的计数时间与设立时间是否相同,如果相同则将闹钟标志位置数。

由概括了数字定时闹钟组,在这里面选用了中停组次,中停一次中亭一次,避开了一次长时中停，对下次中停造成影响。

呈现出来后查找响铃标志位是否与上述置数一致,如果相同则闹铃，如果不同则不响铃。

为避免闹铃对呈现造成干扰,选用了每呈现一些屏以后在呈现程序中浮出脉冲,带动扬声器,不对呈现造成干扰。

随之用查问方式对按钮实行判别,如果按钮被压下,则实行软件推迟消震,消除了震动导致的影响,完成相应设时,挑时或换时程序。

针对现在的时间或设立时间改写后再回到到最初的呈现程序段,依次往复下去。

第5章Proteus软件仿真

这次数字定时闹钟课程设计选用的程序调节软件为WAVE6000集成调节软件，选用的仿真软件为PROTUS6PROFESSIONAL软件。

5.1本次调试的效果图

如下所示：

图2调试的效果图

5.2性能及误差分析

本次数字定时闹钟主要是三个按键:

A、B、C键。

按A键实行核时,能依次对时、分实行独立核时,使其较核到正常的时间,核时时需求验证何处就何处就闪烁。

按B键是针对对闪烁位实行加或返回的操纵。

按C键调节设定时间和设立组数,调哪里哪里就闪烁,本数字定时闹钟该一般能设立定时20组闹铃多一组都不行。

通过实验数字定时闹钟在一天的累计误差通常为0.1秒。

数字定时闹钟的误差首要由晶振自身的误差形成,晶振的误差为0.0001～0.000001。

在数字定时闹钟的软件编写程序过程中所出现的误差可能较性小,在重新负值进程中通常选用8个机器周期,但是通常在程序初始对设时器赋值时,多增添了8个机器周期,缩小了本处的误差。

其次在中停的进程中,通常在首次计时时发生时间的偏动,而且可以忽略这次产生的误差。

结构化软件程序的实验通常将关键点着手在分模块调试上，统调是最后一步。

软件调节一般选择掉线调节和上线调节两种。

掉线调节不要求硬件仿真器，可利用软件仿真器；上线调节通常要求仿真系统的拥护。

这次数字定时闹钟的课程设计，选用wave6000集成软件调节来调节程序，运用各个模块程序的单步或追踪调节，这时程序满足要求，最后统调编程。

仿真的地方选用PROTUS6professional软件，这个软件性能强且操作容易，能轻易的满足许多类系统仿真。

最先点开的是PROTUS6PROFESSIONAL软件，在构件库里查到要采用全部构件，随后实行原理图的绘画；描述合适后再采用WAVE6000最初编写好的*.hex文件，采取执行，观看呈现的结果成效，依照呈现的成果和数字定时闹钟课程设计的条件再篡改程序，最后一步执行，一直到满足条件为止。

第6章设计中的问题及解决方法

在数字定时闹钟设计的进程中出现问题是正常的，应平常心对待，我在本次设计中出现的问题依次如下：

一.在做实际应用的东西时不能驱动数码管呈现，最后知道可以添加锁存器，列如74LS253,74LS573等，也能使用三极管增大电流。

当然如果条件允许的话换成液晶显示屏就不需要面临驱动不了的这个问题了。

二.输入程序时输不进去，须要改动最高和最低波特率，才能根据环节把程序输入。

三.仿真合适的电路，在做实际应用的东西时发觉不能工作。

也许问题出在程序上，也有可能是在连接实际运用的东西时线路连接有误等。

最困难的一环就是这里，这里做好了后面的就容易了，需求找出问题的关键。

在做实际应用的东西的进程中我检查了很多处，在连接方面存在许多问题，问题太多不得不重新做一遍。

四.还原电路在在做实际应用的东西中能够工作，但是在仿真时正常运行很困难。

目现在尚未找到真正问题所在。

总结

本次数字定时闹钟设计中面临了许多问题，比如初始阶段我在调试仿真时程序显示了多