带有液晶显示的定时闹钟.docx

1、带有液晶显示的定时闹钟辽 宁 工 业 大 学单片机及接口技术课程设计（论文）题目： 带有液晶显示的定时闹钟 院（系）：电子与信息工程学院专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：2009.2009.课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院 教研室：电子信息教研室学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目带有液晶显示的定时闹钟课程设计（论文）任务 采用单片机设计一个定时闹钟主要技术指标及要求：1、显示器可显示输出定时时间，显示格式为“时时 分分”。2、由LED闪动来做秒表计数表示。3、用户可通过按键调整时间，按键数量尽可能少。设计内容：1、分析设计要求，明

2、确性能指标；查阅资料、设计方案分析对比。2、论证并确定合理的总体设计方案，绘制总体结构框图，分析工作原理。3、完成各单元具体电路的设计：单片机最小系统、键盘、液晶显示等电路。包括元器件选择、工作原理分析。4、写出程序流程图及汇编源程序。5、完成课程设计说明书。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日第1章 设计方案论证 11.1应用 11.2方案选择 11.3总设计框图及分析 2第2章 硬件电路设计 42.1 系统时钟电路设计 42.2系统复位电路的设计 42.3闹钟指示电路设计 42.4 电子闹钟的显示电路设计 4第3章 软件设计 53.1 概述 53.2 主模块的设计 53.3

3、 基本显示模块设计 53.4 时间设定模块设计 63.5 闹铃功能的实现 73.6程序 9第4章 设计总结 22参考文献 23附录1 24附录2 25第1章设计方案论证1.1应用：近几年，单片机在各个领域得到广泛的应用。从工业到人们的日常生活，大部分的科技产品都是通过单片机来控制。在它问世之前，自动控制设备不能被广泛的应用，这是因为控制设备的体积庞大，耗电量大，价格昂贵。在第一台微处理器成功研制不久，第一个单片机就问世了。因为其小巧的体积，低功耗，以及高效的性能，单片机受到了大家的欢迎。今天，单片机成为了解决低复杂度，中等复杂度控制问题的传统选择。我们选择的方法是单片机开发设计使用的传统方法，

4、通过本次设计，可以了解整个单片机开发的流程。 利用AT89C51单片机结合七段显示器完成的简易的定时闹铃时钟，干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、闹钟电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出送到七段显示译码驱动器译码驱动，通过六个七段LED显示器显示出来。闹钟电路是用比较器来比较计时系统和定时系统的输出状态，如果计时系统和定时系统的输出状态相同，则发出一个脉冲信号，再和一个高频信号混合，送到放大电路驱动扬声器发声，从而实现定时闹响的功能。通过设

5、置现在的时间及显示闹铃设置时间，并在定时时间发出一阵声响，可以进步扩充控制电器的启停等。1.2 方案选择：用单片机来设计数字钟，软件实现各种功能比较方便,但因软件的执行需要一定的时间，所以就会出现误差。因此我进一步努力，通过对比实际的时钟，查找出误差的来源，并作出调整，使得误差尽可能减小，达到实际数字钟系统的允许误差范围。在程序设计中，采用模块化的程序设计思想，对整个设计划分了若干个模块，先对各个模块分别进行设计，然后整合各个模块，进行仿真模拟，对出现的错误进行分析，然后找出问题的所在，改进程序，再仿真模拟，观察结果、分析结果，直至最终结果满足设置要求。电子闹钟应包括秒信号发生器、时间显示电路

6、、按键电路、供电电源以及闹铃指示电路等几部分。按键功能说明：K1，设置时间和闹钟的小时；K2，设置小时以及设置闹钟的开关；K3，设置分钟和闹钟的分钟；K4；设置完成退出。1.3总设计框图及分析：图 1电子闹钟的主电路指的是图中虚线框内部分，主要涉及到CPU电路和按键按钮电路。主机的设计具体地说有：1）系统时钟电路设计；2）系统复位电路设计；3）按键与按钮电路设计；4）闹铃声指示电路设计。本设计是定时闹钟的设计,由单片机AT89C51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成的一个单片机电子定时闹钟。电子钟设计可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。数字电子钟是用数字集成电路构成的,用数

7、码管显示“时”，“分”，“秒”的现代计时装置。若用数字电路完成,所设计的电路相当复杂,大概需要十几片数字集成块,其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现,焊接的过程比较复杂,成本也非常高。若用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,那么就降低了硬件电路的复杂性,而且其成本也有所降低,所以在该设计中采用单片机利用AT89C51,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有4KB的Flash存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。另外, AT89C51的指令系统和引脚与8051完全兼容,片内有128B 的RAM、32条I/O口线、2个16位定时计数器、5个中

8、断源、一个全双工串行口等。AT89C51单片机结合七段显示器设计的简易定时闹铃时钟，可以设置现在的时间及显示闹铃设置时间，若时间到则发出一阵声响，进步可以扩充控制电器的启停。设计内容包括了秒信号发生器、时间显示电路、按键电路、供电电源以及闹铃指示电路等几部分的设计。采用四个开关来控制定时闹钟的工作状态，分别为：K1、设置时间和闹钟的小时；K2、设置小时以及设置闹钟的开关；K3、设置分钟和闹钟的分钟；K4、设置完成退出。课设准备中我根据具体的要求，查找资料，然后按要求根据已学过的时钟程序编写定时闹钟的程序，依据程序利用proteus软件进行了仿真试验，对出现的问题进行分析和反复修改源程序，最终得

9、到正确并符合要求的结果。设计完成的定时闹钟达到课程设计的要求，在到达定时的时间便立即发出蜂鸣声音，持续一分钟。显示采用的六位数码管电路，如果亮度感觉不够，可以通过提升电阻来调节，控制程序中延迟时间的长短，可以获得不同的效果。也可以改蜂鸣器为继电器，通过控制继电器从而进一步扩展的来控制一些家电开关。第2章 硬件电路设计单元电路及分析：2.1 系统时钟电路设计：对于时间要求不是很高的系统，只要按图进行设计就能使系统可靠起振并稳定运行。但由于原理图中的C1、C2电容起着系统时钟频率微调和稳定的作用，因此，在本闹钟系统的实际应用中一定要注意正确选择参数（3010 PF），并保证对称性（尽可能匹配），选

10、用正牌厂家生产的瓷片或云母电容，如果可能的话，温度系数要尽可能低。实验表明，这2个电容元件对闹钟的走时误差有较大关系。2.2系统复位电路的设计：智能系统一般应有手动或上电复位电路。复位电路的实现通常有两种方式：）RC复位电路；）专用监控电路。前者实现简单，成本低，但复位可靠性相对较低；后者成本较高，但复位可靠性高，尤其是高可靠重复复位。对于复位要求高、并对电源电压进行监视的场合，大多采用这种方式。2.3闹钟指示电路设计：闹铃指示可以有声或光两种形式。本系统采用声音指示。关键元件是蜂鸣器。蜂鸣器有无源和有源两种，前者需要输入声音频率信号才能正常发声，后者则只需外加适当直流电源电压即可，元件内部已

11、封装了音频振荡电路，在得电状态下即起振发声。市场上的有源蜂鸣器分为3、5、6等系列，以适应不同的应用需要。闹钟电路是用比较器来比较计时系统和定时系统的输出状态，如果计时系统和定时系统的输出状态相同，则发出一个脉冲信号，再和一个高频信号混合，送到放大电路驱动扬声器发声，从而实现定时闹响的功能。其电路设计参见系统原理图。2.4 电子闹钟的显示电路设计：本次课程设计采用了6位数码管显示电路。在6位LED显示时,为了简化电路,降低成本,采用动态显示的方式， 6个LED显示器共用一个8位的I/O, 6位LED数码管的位选线分别由相应的P2. 0P2. 5控制,而将其相应的段选线并联在一起,由一个8位的I

12、/O口控制,即P0口。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态菁七段显示译码器译码，通过6位LED七段显示器显示出来。到达定时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现闹铃。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。第3章 程序设计3.1 概述：软件设计的重点在于秒脉冲信号的产生、显示的实现、以及按键的处理等方面。基于软件的秒脉冲信号通常有延时法和定时中断法。延时法一般采用查询方式，在延时子程序前后必然需要查询和处理的程序，导致误差的产生，因此其秒脉冲的精度不高；中断法的原理是，利用单片机内部的定时器溢出中断来实现。例如，设定某定时器

13、每100ms中断1次，则10次的周期为1s。这种实现法的特点是精度高，秒脉冲的发生和其他处理可以并行进行。本系统中所使用的晶振频率为12MHZ。3.2 主模块的设计：主模块是系统软件的主框架。结构化程序设计一般有“自上而下”和“自下而上”两种方式，“自上而下”法的核心就是主框架的构建。它的合理与否关系到程序最终的功能的多少和性能的好坏。本系统的主模块的程序框图如下图2所示：图 23.3 基本显示模块设计：基本显示模块设计的重点是由显示代码取得相应的段码，显示段码数据的并行发送，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使

14、用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。程序流程如图3所示。 关显示以免显示抖动通过串口将时分秒数据传入数码管打开显示图 33.4 时间设定模块设计：时间设定模块的设计要点是按键的去抖处理与“一键多态”的处理。即只涉及4个键完成了6位时间参数的设定。软件法去抖动的实质是软件延时，即检测到某一键状态变化后延时一段时间，再检测该按键的状态是否还保持着，如是则作为按键处理，否则，视为抖动，不予理睬。去抖中的延时时间一般参考资料

15、多描述为10ms左右，实际应用中，应大于20ms，否则，会导致按一次作多次处理，影响程序正常执行。“一键多态”即多功能键的实现思想是，根据按键时刻的系统状态，决定按键采取何种动作，即何种功能。其流程图如下图4所示： 图 43.5 闹铃功能的实现：闹铃功能的实现涉及到两个方面：闹铃时间设定和是否闹铃判别与相应处理。闹铃时间设定模块的设计可参照时间设定模块，这里着重阐述闹铃判别与处理模块的设计问题。闹铃判别与闹铃处理的关键在于判别何时要进行闹铃。当时十位、时个位、分十位、分个位中任一位发生改变（进位）时，就必须进行闹铃判别。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出送到七段显示译码驱动器译码

16、驱动，通过六个七段LED显示器显示出来。闹铃电路根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后加上一个高频或低频信号送到放大电路驱动蜂鸣器发声实现报时。校时电路是直接加一个脉冲信号到时计数器或者分计数器或者秒计数器来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。其流程图如下所示：图5.1 图5.2虑到实用性,在该电子钟的设计中修改定时或调整时间时采用了闪烁,而且以定时20组闹钟。在编程上,首先进行了初始化定义了程序的入口地址以及中断的入口地址,在主程序的开始定义了一组固定单元用来存储计数的秒,分,时以及定时时间的序号等。在显示程序段中主要进行了闪烁的处理,采用定时器中断置标志位,再与位选相互结合的

17、方法来控制调时或定时中的闪烁。时,分,秒显示则是用了软件译码(查表)的方式,再用了一段固定的程序段进行进制转化。初始化之后,用中断方式对其计数,计数的同时采用了定时器比较的方法,比较当前计数时间与定时时间是否相等,若相等则将闹铃标志位置数。由于定义了定时闹钟组,在这里采用中断组次,每中断一次比较一组闹钟,避免了一次比较中断时间过长,影响下次中断时间。显示之后查询闹铃标志位是否与前面所置数相等,若相等则响铃。为了避免响铃影响显示,采用了每显示几屏以后在显示程序中出现脉冲,驱动喇叭,不会影响显示。之后用查询方式对按键进行判断,若有键按下,则进行软件延时消抖,避免了抖动引起的干扰,执行相应的定时,选

18、时或调时程序段。对当前时间或定时时间修改后又返回到最初的显示程序段,如此循环下去。3.6程序：K1 EQU P1.0 ；在程序开始前定义变量 K2 EQU P1.1 K3 EQU P1.2 K4 EQU P1.3 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP TIME ORG 0100H MAIN:MOV SP,#50H MOV 20H,#00H ;时间 BIN SECOND MOV 21H,#00H ; BIN MINUTE MOV 22H,#00H ; BIN HOUR MOV 23H,#01H ;闹铃 BIN MINUTE MOV 24H,#01H ; BIN H

19、OUR MOV 25H,#00H ;定义一个标志位 MOV 30H,#00H ;时间 BCD SECOND MOV 31H,#00H ; MOV 32H,#00H ; BCD MINUTE MOV 33H,#00H ; MOV 34H,#00H ; BCD HOUR MOV 35H,#00H ; MOV 36H,#01H ;闹铃 BCD MINUTE MOV 37H,#00H ; MOV 38H,#01H ; BCD HOUR MOV 39H,#00H ; MOV TMOD,#01H ;16位计数器 T0,方式1 MOV TH0,#03CH ;赋初值 MOV TL0,#0B0H MOV IE,

20、#10000111B ;开中断 T0，EA=1 SETB TR0 ;T0启动计数 MOV R2,#14H ;计数器 MOV P2,#0FFH LOOP:LCALL TIMEPRO ; 调用现在时间与闹铃时间比较程序 LCALL DISPLAY1 ; 调用现在时间显示子程序 JB K1,M1 ; 判断按键是否按下 LCALL XIAOZHEN1 ; 调用消抖程序 MOV C,25H.0 JC A1 A1:CLR 25H.0 LCALL SETTIME ; 调用设置现在时间子程序 LJMP LOOP M1:JB K2,M2 LCALL XIAOZHEN2 MOV C,25H.0 JC A2 A2:

21、CLR 25H.0 LCALL SETATIME ; 调用设置闹钟的程序 LJMP LOOP M2:JB K4,M3 A3:LCALL XIAOZHEN3 MOV C,25H.0 JC A4 A4:CLR 25H.0 M3:LJMP LOOPSETTIME: L0:LCALL DISPLAY1 JB K2,L1 LCALL XIAOZHEN4 MOV C,25H.0 JC A5 A5:CLR 25H.0 INC 22H MOV A,22H CJNE A,#18H,GO12 MOV 22H,#00H MOV 34H,#00H MOV 35H,#00H LJMP L0 L1:JB K3,L2 LC

22、ALL XIAOZHEN5 MOV C,25H.0 JC A6 A6:CLR 25H.0 INC 21H MOV A,21H CJNE A,#3CH,GO11 MOV 21H,#00H MOV 32H,#00H MOV 33H,#00H LJMP L0 GO11:MOV B,#0AH DIV AB MOV 32H,B MOV 33H,A LJMP L0 GO12:MOV B,#0AH DIV AB MOV 34H,B MOV 35H,A LJMP L0 L2:JB K4,L0 LCALL XIAOZHEN3 MOV C,25H.0 JC AX AX:CLR 25H.0 RETSETATIME:

23、LCALL DISPLAY2 ;调用闹钟设置，闹铃响时的显示程序 N0:LCALL DISPLAY2 JB K3,N1 LCALL XIAOZHEN6 MOV C,25H.0 JC A7 A7:CLR 25H.0 INC 24H MOV A,24H CJNE A,#24,GO22 MOV 24H,#00H MOV 38H,#00H MOV 39H,#00H LJMP N0 N1:JB K1,N2 LCALL XIAOZHEN7 MOV C,25H.0 JC A8 A8:CLR 25H.0 INC 23H MOV A,23H CJNE A,#60,GO21 MOV 23H,#00H MOV 36

24、H,#00H MOV 37H,#00H LJMP N0 GO21:MOV B,#0AH DIV AB MOV 36H,B MOV 37H,A LJMP N0 GO22:MOV B,#0AH DIV AB MOV 38H,B MOV 39H,A LJMP N0 N2:JB K4,N0 LCALL XIAOZHEN3 MOV C,25H.0 JC A9 A9:CLR 25H.0 RETTIMEPRO:MOV A,21H MOV B,23H CJNE A,B,BK MOV A,22H MOV B,24H CJNE A,B,BK SETB 25H.0 MOV C,25H.0 JC XX XX:LCAL

25、L TIMEOUT BK:RET TIMEOUT: X1:LCALL BZ LCALL DISPLAY2 CLR 25H.0 JB K4, X1 RET BZ:CLR P3.7 MOV R7,#250 T2:MOV R6,#124 T3:DJNZ R6,T3 DJNZ R7,T2 SETB P3.7 JB K4,XY LCALL XIAOZHEN3 MOV C,25H.0 JC XY1 XY:RET XY1:LJMP LOOPXIAOZHEN1:LCALL DISPLAY1 JB K1,XIAOZHEN1 MOV C,K1 JC XIAOZHEN1 LCALL DELAY MOV C,K1 J

26、C XIAOZHEN1 STOP1:MOV C,K1 JNC STOP1 LCALL DELAY MOV C,K1 JNC STOP1 SETB 25H.0 RET XIAOZHEN2:LCALL DISPLAY2 JB K2,XIAOZHEN2 MOV C,K2 JC XIAOZHEN2 LCALL DELAY MOV C,K2 JC XIAOZHEN2 STOP2:MOV C,K2 JNC STOP2 LCALL DELAY MOV C,K2 JNC STOP2 SETB 25H.0 RET XIAOZHEN3:LCALL DISPLAY1 JB K4,XIAOZHEN3 MOV C,K4

27、 JC XIAOZHEN3 LCALL DELAY MOV C,K4 JC XIAOZHEN3 STOP3:MOV C,K4 JNC STOP3 LCALL DELAY MOV C,K4 JNC STOP3 SETB 25H.0 RET XIAOZHEN4:LCALL DISPLAY1 JB K2,XIAOZHEN4 MOV C,K2 JC XIAOZHEN4 LCALL DELAY MOV C,K2 JC XIAOZHEN4 STOP4:MOV C,K2 JNC STOP4 LCALL DELAY MOV C,K2 JNC STOP4 SETB 25H.0 RET XIAOZHEN5:LCA

28、LL DISPLAY1 JB K3,XIAOZHEN5 MOV C,K3 JC XIAOZHEN5 LCALL DELAY MOV C,K3 JC XIAOZHEN5 STOP5:MOV C,K3 JNC STOP5 LCALL DELAY MOV C,K3 JNC STOP5 SETB 25H.0 RET XIAOZHEN6:LCALL DISPLAY2 JB K3,XIAOZHEN6 MOV C,K3 JC XIAOZHEN6 LCALL DELAY MOV C,K3 JC XIAOZHEN6 STOP6:MOV C,K3 JNC STOP6 LCALL DELAY MOV C,K3 JN

29、C STOP6 SETB 25H.0 RET XIAOZHEN7:LCALL DISPLAY2 JB K1,XIAOZHEN7 MOV C,K1 JC XIAOZHEN7 LCALL DELAY MOV C,K1 JC XIAOZHEN7 STOP7:MOV C,K1 JNC STOP7 LCALL DELAY MOV C,K1 JNC STOP7 SETB 25H.0 RETDELAY:MOV R4,#14H DL00:MOV R5,#0FFH DL11:DJNZ R5,DL11 DJNZ R4,DL00 RETTIME:PUSH ACC PUSH PSW MOV TH0,#03CH MOV

30、 TL0,#0B0H DJNZ R2,RET0 MOV R2,#14H MOV A,20H CLR C INC A CJNE A,#3CH,GO1 MOV 20H,#0 MOV 30H,#0 MOV 31H,#0 MOV A,21H INC A CJNE A,#3CH,GO2 MOV 21H,#0H MOV 32H,#0 MOV 33H,#0 MOV A,22H INC A CJNE A,#18H,GO3 MOV 22H,#00H MOV 34H,#0 MOV 35H,#0 AJMP RET0 GO1:MOV 20H,A MOV B,#0AH DIV AB MOV 31H,A MOV 30H,B AJMP RET0 GO2:MOV 21H,A MOV B,#0AH DIV AB MOV 3