电子闹钟设计.docx

1、电子闹钟设计电子闹钟设计电子闹钟设计本设计电子时钟主要功能为：1. 具有时间显示和手动校对功能，24小时制；2. 具手动校对功能；3. 具有闹铃功能；4. 具有环境温度采集和显示功能；5. 掉电后无需重新设置（即储存功能）；采用交直流供电电源。交流供电为主，直流电源为后备辅助电源，并能自 动切换。基于51单片机的电子闹钟切换视角基于51单片机的电子闹钟切换视角产品型号：基于51单片机的电子闹钟产品规格:发布日期:2011-1-2 12:55:58产品描述：基于在对单片机研究的基础上，本文提岀了一种以 AT89C51为核心的单片机构成数字电子钟的看法。AT89C51芯片是美国ATMEL公司生产的

2、低电压、高性能 8位单片机，片内含2KB的可反复擦写的只读程序存储器 128 bytes的随机存储数据存储器（RAM ），器件采用高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51指令系统，片内置通用中央处理器软件和硬件的设计。考虑到存在的各种干扰对系统的影响，从软件和硬件设计方面进行分析，采用相应的措施以增强系统的抗干扰能力。该钟的显示电路采用 LED数码管与AT89C51的外部I/O引脚，即采用P0 口为输岀口，P2 口为位选，P1用来与外部输入按钮相连接，以用来控制数字钟的各个功能。 P0 口要直接驱 动8位LED是不够的，我们通过两片 74LS245对功率进行放大，如果没有，LED管

3、将不 能正常显示。 基于 51 单片机的电 子闹钟设计 此电子闹钟用两个四联数码管显示时、分、 秒，中间用 “- ”隔开，有两个功能按键，一个 是加一功能按键，另一个是 设置功能按 键；刚上电后数码管显示 为”00 -00- 00”,（ 一） 若不想设置闹铃， 然后 快速按下 设置 按键，第一个数码管会显 示” P”，然后变为” 00-00- 00”，此时进入 时间调整状态，可以用 设置 按键改变位， 用加一 按键改变数字，设置完后，再一次 按下设置按键，电子闹钟就开始工作了； （ 二） 若想设置闹铃，应先按下复位按键，然 后长时间按下 设置 按键，第一个数码管会 显示由P变为” C然后变 为

4、 ” 00-00- 00” ，此时进入闹铃设置状态， 设置方法跟上面一样，闹铃设置完后，下一 步要设置当前时间，调整方法跳到第一步。这样设置好后，她就能按照主人的意思，定时的把你闹醒啦！原理图如下:_L245圈13-13L33r.ssrE-37a*、_u-弓xfrllvskVtXs&2-3H菱SPW3专3-2ps- .rJ卜摘要 1引 言 2第一章概述 3.1目的和要求 31.2按键功能说明 31.3操作流程说明 4第二章电路的硬件设计 52.1设计框图 52.2电源电路设计 52.3 数 码 管 显 示 电 路 62.4 复 位 电 路 62.5 按 键 电 路 72.6 晶 振 和 闹 铃

5、 电 路 7第 三 章 软 件 程 序 的 设 计 83.1 实时时 钟实现的基本方 法 83.2 实 时时钟程序设计 步骤 8第 四 章 调 试 94.1 硬 件调试 94.1.1 印制板 检查 94.1.2 电 源 部 分 调 试 94.2 软件 调 试 9第五 章 全文的 总 结 和 展望 10致谢 11参 考 文 献 12附录 13附录 A 原理图和印制板 图 13附录 B 程序 14关键字 : 单片机， 数字钟， 抗干扰， 定时器主控制 CPU ：AT89C51AT89C51 单片机是一款低功耗，低电压，高 性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4KB （可 经受 1000 次擦写周

6、期）的 FLASH 可编程 可反复擦写的只读程序存储器 （EPROM ）， 器件采用 CMOS 工艺和 ATMEI 公司的高 密度、 非易失性存储器 （NURAM ）技术制 造，其输出引脚和指令系统都与 MCS-51 兼容。片内的 FLASH 存储器允许在系统内 可改编程序或用常规的非易失性存储器编 程器来编程。此外， AT89C51 是用静态逻辑来设计的，其 工作频率可下降到 0Hz ，并提供两种可用 软件来选择的省电方式空闲方式 ( Idle Mode)和掉电方式(Power Down Mode)。 在空闲方式中， CPU 停止工作，而 RAM 、 定时器 /计数器、串行口和中断系统都继续

7、 工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工 作，由于时钟被“冻结” ，使一切功能都暂 停，只保存片内 RAM 中的内容， 直到下一 次硬件复位为止，进行软件编程，进行时 钟功能。AT89C51 价格 5-8 元。该器件采用 ATMEL 高密度非易失储存器制 造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令 集合输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁储存器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器， AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供 了一种灵活性高且价廉的方案。温度测试电路： DS18B20采用温度传感器主要有 AD590 和 DS18B20。 AD5

8、90 测量到不同温度之后， 将把应温度转化为 线性电流输出，为1卩A/K ,正比于热力学温度。 该传感器宽量程，为-55+150 C ;精度高，激 光校准精度到土 0.5C;电源范围宽：+4+30V。 AD590 优点很多，但是由于它只能将采集来的温 度转化为电流输出， 所以在实际应用中， 需要先 将 AD590 输出的电流转化为电压，再利用 A/D 转换元件进行模 /数转换，将模拟量转化为数字 量，最后送入单片机中 12。而 DS18B20 数字温度传感器能直接将被测 温度转化成串行数字信号，以供单片机处 理，节省了硬件，避免了模拟方式的干扰 问题。它还具有微型化、低功耗、高性能、 等优点，

9、因此，我们采用 DS18B20。价格 5-20 元闹钟电路 :PWM显示器： LCD 显示器LED 显示器与 LCD 显示器。LED 在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等 方面，都更具优势。 LED 与 LCD 的功耗比 大约为 1:10，而且更高的刷新速率使得 LED 在视频方面有更好的性能表现，能提 供宽达 160的视角，可以显示各种文字、 数字、彩色图像及动画信息，也可以播放 电视、录像、VCD、DVD等彩色视频信号， 多幅显示屏还可以进行联网播出。有机LED 显示屏的单个元素反应速度是 LCD 液晶屏的 1000 倍，在强光下也可以照看不 误，并且适应零下 40 度的低温。利用 LED

10、技术，可以制造出比 LCD 更薄、更亮、更 清晰的显示器，拥有广泛的应用前景。LCD 是 液 晶 显 示 屏 的 全 称 : 它 包 括 了 TFT,UFB,TFD,STN 等类型的液晶显示屏。 LCD 是由液态晶体组成的显示屏， LED 显 示器与 LCD 显示器相比， LED 在亮度、功 耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具 优势。 LED 的分辨率一般较低，价格也比 较昂贵，因为集成度更高。 但是在闹钟中 可以选择 LCD 更实惠，而且 LCD 的分辨 率足够。储存电路： 24C02无论是智能仪器仪表还是单片机工业控制系 统都要求其数据能够安全可靠而不受干 扰，特别是一些重要的设定参数（

11、如温度 控制设定值）受到干扰后变成一个很大的 数字，那么就有可能发生烧箱毁物的破坏 性后果，给生产和经济带来损失，因此必 须选用可靠的 24C02 器件作为数据储存单 元。对于只用一片 24C02 器件的系统，因为不需 要分辨不同的地址，只要 WP 保护功能正 常就可以了，这只要断开 WP与CPU连线 且保持高电平，再试一下系统数据读写功 能是否正常就可以了。而这一点对软件抗 干扰技术也是至关重要的。一般来说，同 种牌号的24C02器件性能是一样的，可以 采用抽样试验决定取舍；对于有2片24C02 以上的系统，必须严格检查其器件寻址功 能，这可以轮流拨下其中一片24C02器件， 检查相应的数据

12、存取功能，若没有交叉出 错现象则可以选用。按键电路考虑到对时和设定闹铃时间这两种操作的使用频率不是很咼，为了精简系统和节省成 本，本时钟系统只设两个按键：1） SET键，对应系统的不同工作状态，具 有3个功能：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）;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；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12/ 24小时工作模式和 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。蜂鸣器：考虑到电路设计的简单，选用有源 蜂鸣器。但是有源相较于无源蜂鸣器声音 比较单一。系统框图:ICD显蜂鸣器