单片机课程设计-基于AT89C51的电子定时闹钟设计(12页).docx

-单片机课程设计-基于AT89C51的电子定时闹钟设计-第 11 页单片机课程设计题目名称： 基于AT89C51的电子定时闹钟设计 专业班级： 测控1404 学生姓名： 学 号： 指导教师： 成绩：评语：指导老师签名： 日期： 单片机系统 课程设计任务书学生姓名专业班级测控1404学号201423030418题 目 基于AT89C51的电子定时闹钟设计课题性质单片机课程设计课题来源题目自拟指导教师 主要内容（参数）定时闹钟的基本功能如下：显示格式为“时时分分”，由LED闪动来做秒计数表， 一旦时间到则发出声响，同时继电器启动，可以扩充控制家电开启和关闭。程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行LCD显示“00：00”。任务要求（进度）第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第5-6天：软件设计，编写程序。第7-8天：实验室调试。第9-10天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理主要参考资料1余发山单片机原理及应用技术中国矿业大学出版社。2孙涵芳MCS-51系列单片机原理及应用M 北京：北京航空航天大学出版社1996-43王义军.单片机原理及应用习题与实验指导书M.北京：中国电力出版社，2006。4陈明荧.8051单片机课程设计实训教材M.北京，清华大学出版社，20045唐前辉、丁明亮. 重庆电专PROTEUS中文入门教程。审查意见系（教研室）主任签字： 年 月 日 1 系统概述31.1单片机技术和数字钟简介31.2设计本电子定时闹钟的目的41.3本电子定时闹钟的功能和特点介绍52 方案论证52.1总体方案52.2 AT89C51的优越性53硬件设计63.1系统的原理方框图63.2 主电路63.3 I/O分配73.4 I/O接线图84 软件设计94.1主流程94.2闹钟的实现105 系统调试106 设计心得117 参考文献128 源程序121 系统概述1.1单片机技术和数字钟简介单片机是单片微型计算机的简称，它是一种特殊的计算机。它特别适合于控制领域，故又称为微控制器MCU（micro control unit）. 采用了嵌入系统，通常由单块集成电路芯片组成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和I/O接口电路等。单片机集成度高、功能强、通用性好，而且体积小、重量轻、能耗、低价格便宜，只要和适当的软件及硬件设备相结合，便可成为一个独立的单片机控制的功能系统，单片机也成为目前测量控制应用系统的优选机种和新电子产品的关键部件。 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。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，和传统控制技术相比有革命性的进步。时钟是将小时、分种、秒种显示于人的肉眼的计时装置。而单片机模块中最常见的正是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。而LCD电子定时闹钟是以单片机为基础的数字电路实现对小时、分钟、秒的数字显示的数字计时装置,它的计时周期为24小时，另外应有校时功能和一些显示日期、闹钟等附加功能。一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”，“星期”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。目前电子种广泛用于各种私人和公众场合,成为我们生活工作学习中不可缺少的好帮手。由于时钟的实用性和在人们生活中的重要性，所以尝试设计以单片机为核心的数字时钟是很有意义的。钟表原先的报时功能已经原不能满足人们日益增长的要求，现代的电子时钟多带有类似自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等功能，本设计中LCD电子时钟采用LCD显示时间和日期年月，直观实用，而且可以方便的校调，附带的万年历和定时功能也是很方便和实用的.1.2设计本电子定时闹钟的目的 复习和巩固所学过的知识，利用此课程设计正好可以对所学习过的知识进行系统的回顾和总结拓展知识面，课堂的知识是远远满足不了设计的要求的，这就需要我们去主动找寻更多的资料，了解更多的知识.培养了设计能力和解决实际实际问题的能力，同时增强了自学能力，通过设计完整的单片机系统也初步掌握了组成系统、编程、调试等能力。通过本LCD电子种的设计初步了解了单片机应用系统开发研制过程，软件和硬件设计的方法。1.3本电子定时闹钟的功能和特点介绍本电子定时闹钟是一种种基于单片机技术的多功能、多用途的电子产品，有电子时钟、日期显示、定时闹铃等多种功能。本设计产品性能卓越，功能丰富，采用LCD显示更加直观，是一个比较实用的电子产品。（1）可以显示24小时制“时时-分分-秒秒”，LCD显示。（2）可以显示日期 具有万年历功能（3）可以方便的设定定时时间、修改定时时间，闹铃功能，预设定时时间到将发出闹铃声.（4）能够修改时钟时间的时、分、秒，能够修改日期的年月日.2 方案论证2.1总体方案   使用是单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大， 而且可以随时的更新系统，进行不同状态的组合。 本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，利用7段共阴LED作为显示器件。接入共阴LED显示器，可显示时，分钟，秒，单片机外围接有定时报警系统，定时时间到，扬声器发出报警声，提示预先设定时间电器的起停时间到，从而控制电器的起停。电路由下列部分组成：时钟电路、复位电路、控制电路、LED显示，报警电路，芯片选用AT89C51 单片机。2.2 AT89C51的优越性 AT89C51是一个低电压，高性能CMOS型 8位单片机，片内含4KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器（ROM）和128 B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、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8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。  AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。3硬件设计3.1系统的原理方框图图1：硬件电路概念图图2：硬件电路概念示意图3.2 主电路 图3 电路设计图3.3 I/O分配 89C51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，和输入缓冲器组成。P1口是唯一的单功能口，仅能用作通用的数据输入/输出口。P3口是双功能口除了具有数据输入/输出功能外，每条接口还具有不同的第二功能，如P3.0是串行输入口线，P3.1口是串行输出口线。在需要外部程序存储器和数据存储器扩展时，P0可作为分时复用的低8位地址/数据总线，P2口可作为高8位的地址总线。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 VDD：电源正极，4.55.5V，通常使用5V电压；  VL：LCD对比度调节端，电压调节范围为05V。接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，但对比度过高时会产生“鬼影”，因此通常使用一个10K的电位器来调整对比度，或者直接串接一个电阻到地；  RS：MCU写入数据或者指令选择端。MCU要写入指令时，使RS为低电平；MCU要写入数据时，使RS为高电平；  R/W：读写控制端。R/W为高电平时，读取数据；R/W为低电平时，写入数据； E：LCD模块使能信号控制端。写数据时，需要下降沿触发模块。    D0D7：8位数据总线，三态双向。如果MCU的I/O口资源紧张的话，该模块也可以只使用4位数据线D4D7接口传送数据。本充电器就是采用4位数据传送方式；  BLA： LED背光正极。需要背光时，BLA串接一个限流电阻接VDD，BLK接地，实测该模块的背光电流为50mA左右； BLK： LED背光地端。3.4 I/O接线图 图4 时钟电路晶振接线图 图5 SPEAKER部分电路图4 软件设计显示日期时间程序初始化P1-4=1？显示闹钟定时判断是否到闹钟定时时间LS1喇叭响NOYes图7： 主函数流程图24.1主流程图6： 主函数流程图1系统初始化定时器初始化定时器初始化串口初始化显示待机指示符设定闹铃时间判设置闹铃时间否？显示刷新启动走时有关变量初始化刷新显示判断日期是否变化化否？秒指示判断时间是否变化闹铃判是否到闹铃时间？延时YYYY4.2闹钟的实现闹钟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。程序设计思想如图。时十位、个位，分十位、个位改变了设置闹铃标志是否设置了闹铃清除闹铃标志判当前时间是设定时间中断返回中断返回闹铃判别处理 图8：程序设计思路图5 系统调试 打开ISIS 7professional软件，点击上面的调试，把源程序运行后得到的hex文件写入单片机c51中，然后开始调试。经过反复的防真和调试，此闹钟可以实现所有的功能，既可以显示日期时间，也可以方便的调整日期和时间，定闹钟的功能也正常。6 设计心得单片机是计算机技术发展的产物，是经济实用开发简便的高科技产品，在当今工业控制、家电等领域占据广泛的市场。通过此次单片机课程设计来设计个简单的数字闹钟，我巩固了自己学习的单片机知识，来初步了解了小型单片机系统的设计和运用，并提高自己实际动手能力。，课程设计过程也使我了解了自己能力的不足，不过通过资料收集和文献查询等方法，找出了设计过程中的一些问题以及解决问题的方法，从而比较顺利的完成了这个设计任务。这次自己所做的设计取得了一些宝贵的经验，提高了自己的动手能力，为将来的学习和工作很有好处。通过这次课程设计我学到了很多全新的在课堂上没法学到的知识，同时也加深了以前所学知识的理解，也增强了理论联系实际的操作能力。但是，在实际的编程以及调试程序过程中，我发现自己应该学的还有太多太多。光靠书本上是远远行不通的！ 总之，理论必须和实际结合才有威力，知识必须通过应用才能实现其价值！所学的东西最终是要面向社会，是在以后的工作能够更好的应用，此时的知识积累是为以后的工作做好坚实的基础。7 参考文献1余发山单片机原理及应用技术中国矿业大学出版社。2孙涵芳MCS-51系列单片机原理及应用M 北京：北京航空航天大学出版社1996-4。3王义军.单片机原理及应用习题与实验指导书M.北京：中国电力出版社，2006。4陈明荧.8051单片机课程设计实训教材M.北京，清华大学出版社，20045唐前辉、丁明亮. 重庆电专PROTEUS中文入门教程。8 源程序* 实验名 : 定时器实验* 使用的IO : * 实验效果 :1602显示时钟，按K3进入时钟设置，按K1选择设置的时分秒，按K2选择*选择设置加1。 *注意 ：#include<reg51.h>#include"lcd.h"sbit K1=P30;sbit K2=P31;sbit K3=P32;sbit K4=P33;unsigned char Time;/用来计时间的值void Delay1ms(unsigned int c);void TimerConfiguration();void Int0Configuration();unsigned char SetPlace;* 函 数 名 : main* 函数功能 : 主函数* 输 入 : 无* 输 出 : 无void main(void)unsigned char hour,minit,second;unsigned int i;TimerConfiguration();Int0Configuration();LcdInit();hour=12;LcdWriteData('0'+hour/10);LcdWriteData('0'+hour%10);LcdWriteData('-');LcdWriteData('0'+minit/10);LcdWriteData('0'+minit%10);LcdWriteData('-');LcdWriteData('0'+second/10);LcdWriteData('0'+second%10);while(1)if(TR0=0)if(K1=0)/检测按键K2是否按下Delay1ms(10);/消除抖动if(K1=0)SetPlace+;if(SetPlace>=3)SetPlace=0;while(i<50)&&(K1=0) /检测按键是否松开Delay1ms(1);i+;i=0;if(K2=0)/检测按键K3是否按下Delay1ms(10);/消除抖动if(K2=0)if(SetPlace=0)second+;if(second>=60)second=0;else if(SetPlace=1)minit+;if(minit>=60)minit=0;elsehour+;if(hour>=24)hour=0;while(i<50)&&(K2=0) /检测按键是否松开Delay1ms(1);i+;i=0;if(Time>=20) /一秒钟来到改变数值Time=0;second+;if(second=60)second=0;minit+;if(minit=60)minit=0;hour+;if(hour=24)hour=0; /-显示时钟-/LcdWriteCom(0x80);LcdWriteData('0'+hour/10);LcdWriteData('0'+hour%10);LcdWriteCom(0x83);LcdWriteData('0'+minit/10);LcdWriteData('0'+minit%10);LcdWriteCom(0x86);LcdWriteData('0'+second/10);LcdWriteData('0'+second%10);* 函 数 名 : Delay1ms()* 函数功能 : 延时1ms* 输 入 : c* 输 出 : 无void Delay1ms(unsigned int c) /误差 0us unsigned char a,b;for (; c>0; c-)for(b=199;b>0;b-)for(a=1;a>0;a-);* 函 数 名 : TimerConfiguration()* 函数功能 : 配置定时器值* 输 入 : 无* 输 出 : 无void TimerConfiguration() TMOD = 0x01; /选择工作方式1 TH0 = 0x3C; /设置初始值 TL0 = 0x0B0; EA = 1; /打开总中断 ET0 = 1; /打开定时器0中断 TR0 = 1; /启动定时器0* 函 数 名 : Timer0()* 函数功能 : 定时器0中断函数* 输 入 : 无* 输 出 : 无void Timer0() interrupt 1 TH0 = 0x3C; /设置初始值 TL0 = 0x0B0;Time+;* 函 数 名 : Int0Configuration()* 函数功能 : 配置外部中断0* 输 入 : 无* 输 出 : 无void Int0Configuration()/设置INT0IT0=1;/跳变沿出发方式（下降沿）EX0=1;/打开INT0的中断允许。EA=1;/打开总中断* 函 数 名 : Int0() interrupt 0* 函数功能 : 外部中断0的中断函数* 输 入 : 无* 输 出 : 无void Int0() interrupt 0 Delay1ms(10);if(K3=0)TR0=TR0;SetPlace=0;