基于單片機(jī)的定時報(bào)時系統(tǒng)

1、摘 要時間是現(xiàn)代社會中不可缺少的一項(xiàng)參數(shù),無論是平時生活還是社會生產(chǎn)都需要對時間進(jìn)行控制,有的場合對其精確性還有很高的要求.采用單片機(jī)進(jìn)行計(jì)時，對于社會生產(chǎn)有著十分重要的作用。本文首先介紹了單片機(jī)和時鐘的概念，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求提出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，并設(shè)計(jì)各部分硬件模塊和軟件模塊，再用設(shè)計(jì)的具體軟件程序，用PROTEUS軟件進(jìn)行仿真和調(diào)試,結(jié)果證明該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可行性。由于AT89S51系列單片機(jī)的控制器運(yùn)算能力強(qiáng)，處理速度快，可以精確計(jì)時，很好地解決了實(shí)際生產(chǎn)生活中對計(jì)時高精確度的要求，因此該設(shè)計(jì)在現(xiàn)代社會中具有廣泛的適用性。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；定時；報(bào)時；設(shè)計(jì)目 錄 第1章 簡介1一、基于單片機(jī)的

2、數(shù)字鐘介紹1 二、本系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能介紹1第2章 硬件設(shè)計(jì)1 一、 總體設(shè)計(jì)方案1 二、 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2 1、51單片機(jī)的最小系統(tǒng) 2 2、顯示部分設(shè)計(jì)3 3、電源部分設(shè)計(jì)4 4、串口通信部分設(shè)計(jì)4 5、報(bào)時部分的設(shè)計(jì)4 6、鍵盤部分的設(shè)計(jì)5 7、總體硬件電路圖5第3章 軟件設(shè)計(jì)6 一、部分設(shè)計(jì)思想的說明6 二、參考程序9總結(jié)12參考文獻(xiàn)1316第一章 簡介一、基于單片機(jī)的數(shù)字鐘介紹1.單片機(jī)定義：“單片機(jī)”就是將計(jì)算機(jī)的基本部件集成到一塊芯片上，包括CPU（Central Processing Unit）、ROM(Read Only Memory)、RAM（Random Access Mem

3、ory）、并行口（Parallel Port）、串行口(Serial Port)、定時器計(jì)數(shù)器(Timer/Counter)、中斷系統(tǒng)(Interrupt System)、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。2數(shù)字鐘介紹：時鐘是將小時、分鐘、秒鐘顯示于人的肉眼的計(jì)時裝置。而單片機(jī)模塊中最常見的正是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時、分、秒計(jì)時的裝置，與機(jī)械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。而LED電子定時時鐘是以單片機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對時、分、秒的數(shù)字顯示的數(shù)字計(jì)時裝置,它的計(jì)時周期為12小時，另外應(yīng)有校時功能和一些顯示日期、鬧鐘等附加功能

4、。由于時鐘的實(shí)用性和在人們生活中的重要性，所以嘗試設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的數(shù)字時鐘是很有意義的。鐘表原先的報(bào)時功能已經(jīng)原不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的要求，現(xiàn)代的電子時鐘多帶有類似自動報(bào)警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等功能。 二、本系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能介紹1 特點(diǎn)：我所設(shè)計(jì)的是LED顯示的自動報(bào)時系統(tǒng)，是一種基于單片機(jī)技術(shù)的電子產(chǎn)品，用到的單片機(jī)芯片是AT89C52芯片，除此之外還包括晶振電路和復(fù)位電路構(gòu)成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，還有按鍵電路，顯示電路，報(bào)時電路等等。計(jì)時方案采用軟件控制利用AT89C52單片機(jī)內(nèi)部的定時/計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時，配合軟

5、件延時實(shí)現(xiàn)時、分的計(jì)時。2本單片機(jī)報(bào)時控制系統(tǒng)具備以下功能（1）有電子時鐘，定時鬧鈴功能。（2）時鐘顯示功能：4位LED從左到右依次顯示“分分秒秒”，采用12小時制顯示。（3）采用4個獨(dú)立按鍵（移位鍵、加1鍵、減1鍵、校時置入鍵）移位鍵：每按動移位鍵一次，小數(shù)點(diǎn)從左向右移動1位。加1鍵：對小數(shù)點(diǎn)所在位的數(shù)什進(jìn)行十進(jìn)制加1。減1鍵：對小數(shù)點(diǎn)所在位的數(shù)值進(jìn)行十進(jìn)制減1。校時置入鍵：將顯示的時間值置入實(shí)時時鐘的計(jì)時緩沖區(qū)。（4）預(yù)設(shè)定時時間到則發(fā)出鬧鈴聲第二章 硬件設(shè)計(jì)一、總體設(shè)計(jì)方案本LED定時鬧鐘，是以單片機(jī)及外圍接口電路為核心硬件，輔以其他外圍硬件電路，用軟件程序來實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)定時報(bào)時控制系

6、統(tǒng)硬件原理圖見設(shè)計(jì)原理圖如下圖所示。主控制器AT89C52晶振LED顯示電路復(fù)位電路報(bào)時電路鍵盤電路圖2-1 總體設(shè)計(jì)方框圖二、硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、51單片機(jī)的最小系統(tǒng) （見圖2-2、2-3、2-4所示）在晶振電路中XTAL1、XTAL2為AT89C52中連接晶振的管腳，本系統(tǒng)中所使用的晶振頻率為12MHZ 。XTAL1為振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2為振蕩器反相放大器的輸出端。其中電容C18、C19起著系統(tǒng)時鐘頻率微調(diào)的作用，因此，在本定時報(bào)時系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中一定要注意正確選擇參數(shù)（30±10PF），并保證對稱性（盡可能匹配），可能的話，溫度系數(shù)要盡可能的低。實(shí)

7、驗(yàn)表明這兩個電容元件對時鐘走時誤差有較大關(guān)系。本系統(tǒng)采用了RC復(fù)位電路，其實(shí)現(xiàn)簡單，成本低，但復(fù)位可靠性相對較低。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。2、顯示部分設(shè)計(jì)用4位LED七段數(shù)碼管作為顯示器，到達(dá)定時時根據(jù)計(jì)時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實(shí)現(xiàn)報(bào)時。其驅(qū)動電路簡單。采用了兩片74HC595來驅(qū)動段碼，8個510歐姆的限流電阻。圖2-2 引腳圖 圖2-3 晶振 圖2-4 復(fù)位電路 圖2-4 LED顯示器圖2-5 顯示驅(qū)動部分 3、電源部分設(shè)計(jì)如果是用電池供電，就比較方便攜帶，但是本系統(tǒng)，采用了數(shù)碼管作為顯示器，功耗較大，需要經(jīng)常更換電

8、池。況且，本系統(tǒng)的體積較大，即使使用電池供電也不能隨身攜帶，因此，用電池供電不大合適，所以用外部穩(wěn)壓電源來供電。應(yīng)當(dāng)說明的是，盡管有很多型號的7805三端穩(wěn)壓集成芯片，其標(biāo)稱最大輸出電流均為1.5v，但在實(shí)際應(yīng)用中，該最大的輸出電流值往往取決于兩個方面：足夠的散熱面積和不同的成產(chǎn)廠家。在設(shè)計(jì)中必須保證7805的輸入電壓Vi和輸出電壓Vo的壓差大于2.5v，否則會失去穩(wěn)壓能力；同時考慮到功耗問題，此壓差有不宜太大，太大則增加7805本身的功率消耗，增加芯片的溫升，不利于安全。因此，本系統(tǒng)采用9v直流穩(wěn)壓源。圖2-6 電源電路 4、串口通部分塊設(shè)計(jì)軟件程序可通過此口寫入51單片機(jī)中，其原理圖如圖2

9、-7所示。5、報(bào)時部分的設(shè)計(jì)報(bào)時指示可以有聲或光兩種形式，本系統(tǒng)采用聲音指示。關(guān)鍵元件是蜂鳴器，蜂鳴器有無源和有源兩種，前者需要輸入聲音頻率信號才能正常發(fā)聲，后者則只需外加適當(dāng)直流電源電壓即可，元件內(nèi)部已封裝了音頻震蕩電路，在得電狀態(tài)下即起振發(fā)聲。市場上的有源蜂鳴器分為3V、5V、6V等系列，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需要，本系統(tǒng)采用5V有源蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)時。由軟件產(chǎn)生方波輸出經(jīng)三極管放大后驅(qū)動蜂鳴器發(fā)音，不用硬件振蕩電路，電路圖如圖2-8所示。圖2-7 串口通信電路 圖2-8 報(bào)時電路 6、鍵盤部分的設(shè)計(jì)如果設(shè)置過多按鍵，將會占用較多I/O口，而且會給布線帶來不便，因此采用4個獨(dú)立按鍵。由于按鍵較少，在

10、修改時間時就不能直接輸入，只能通過加或減完成，稍為麻煩一些，但其程序簡單，而且并不需要經(jīng)常修改時間。圖2-9 鍵盤電路 7、總體硬件電路圖 通過Proteus畫出的總體硬件電路圖如下所示。圖2-10 總體硬件電路圖第三章 軟件設(shè)計(jì)一、部分設(shè)計(jì)思想的說明軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于秒脈沖信號的產(chǎn)生、顯示的實(shí)現(xiàn)、以及按鍵的處理等?；谲浖拿朊}沖信號通常有延時法和中斷法。延時法一般采用查詢方式，在延時子程序前后必然需要查詢和處理的程序，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生，因此其秒脈沖精度不高；中斷法的原理是，利用單片機(jī)內(nèi)部的定時器溢出中斷來實(shí)現(xiàn) 。本系統(tǒng)中所使用的晶振頻率為12MHZ，采用中斷的方法實(shí)現(xiàn)計(jì)時操作。根據(jù)工作流程，

11、軟件設(shè)計(jì)可分為以下幾個功能模塊：1、主程序：是系統(tǒng)軟件的主框架。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)一般有“自上而下”和“自下而上”兩種方式，“自上而下”法的核心就是主框架的構(gòu)建。它的合理與否關(guān)系到程序最終的功能的多少和性能的好壞。其流程圖見圖3-12、計(jì)時：系統(tǒng)定時采用定時器與軟件循環(huán)相結(jié)合的方法。定時器0每隔100MS溢出中斷1次，則循環(huán)中斷10次延時時間為1S，上述過程重復(fù)60次為1MIN，分計(jì)時60次為1H，小時計(jì)時12次則時間重新回到00：00，如果使用時鐘芯片，系統(tǒng)就不怕掉電且時間精確。但這種芯片比較貴，況且，設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要是為了學(xué)習(xí)單片機(jī)程序的編寫和調(diào)試以及設(shè)計(jì)硬件電路的一些方法，因此采用軟件的方法來

12、計(jì)時而沒有采用價格較高的時鐘芯片系統(tǒng)初始化定時器初始化定時器初始化串口初始化顯示待機(jī)指示符設(shè)定鬧鈴時間判設(shè)置鬧鈴時間否？顯示刷新啟動走時有關(guān)變量初始化刷新顯示判斷日期是否變化化否？秒指示判斷時間是否變化鬧鈴判是否到鬧鈴時間？延時YYYY圖3-1 主函數(shù)流程圖3、時間設(shè)置：由鍵盤出入設(shè)置當(dāng)前時間4、LED數(shù)碼管掃描顯示：完成4位LED顯示5、鍵盤掃描：判斷是否有鍵按下，無鍵按下則循環(huán)等待，有鍵按下則求承諾鍵號并將鍵號送累加器A返回。程序中的去抖延時和循環(huán)等待延時都用顯示子程序來代替，從而保證隨時刷新顯示，軟件的去抖動的實(shí)質(zhì)是軟件延時，即檢測到某一鍵狀態(tài)發(fā)生變化后延時一段時間，再檢測該按鍵的狀態(tài)是

13、否還保持著，如是則作為按鍵處理，否則，視為抖動，不予理睬。去抖中的延時時間一般參考資料多描述為10ms，實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)大于20ms，會導(dǎo)致按一次作多次處理，影響程序正常執(zhí)行。鍵盤管理程序的功能是檢測有無鍵閉和，如有鍵閉和，消除抖動，根據(jù)鍵號轉(zhuǎn)接到相應(yīng)的鍵處理程序。其程序流程圖如圖3-26、報(bào)時處理：判斷時間是否到否，如時間到，則啟動報(bào)時處理程序。鬧鈴判別與鬧鈴處理的關(guān)鍵在于判別何時要進(jìn)行鬧鈴，當(dāng)任一位發(fā)生改變（進(jìn)位）時，就必須進(jìn)行鬧鈴判別，比較當(dāng)前計(jì)數(shù)時間與定時時間是否相等，若相等則將鬧鈴標(biāo)志位置數(shù)，開始響鈴。為了避免響鈴影響顯示，采用了每顯示幾屏以后在顯示程序中出現(xiàn)脈沖，驅(qū)動蜂鳴器，不會影響

14、顯示。之后對按鍵進(jìn)行判斷，程序設(shè)計(jì)思想如圖3-3。開始置P2口為輸入方式延時12ms消除鍵抖動0#鍵功能程序有鍵閉合否P2.0=0?P2.1=0?P2.2=0?1#鍵功能程序2#鍵功能程序有鍵閉合否NNNNNYYYYY 圖3-2 鍵盤管理程序流程圖 分十位、個位，秒十位、個位改變了設(shè)置鬧鈴標(biāo)志是否設(shè)置了鬧鈴清除鬧鈴標(biāo)志判當(dāng)前時間是設(shè)定時間中斷返回中斷返回鬧鈴判別處理 圖3-3 鬧鈴實(shí)現(xiàn)思想流程圖二、參考程序#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intucharcode seg17=0xfc

15、,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0xee,0x3e,0x9c,0x7a,0x9e,0x8e,0x00;uint min,sec,hour,sec1,sec2,min1,min2,n,hour1,hour2;sbit beep=P14; ；位尋址，P1.4接的蜂鳴器void delay(uchar tt) ；延時處理 uchar i;for(;tt>0;tt-)for(i=0;i<200;i+);void LED(uchar d1,uchar d2) ；顯示部分 INT0=0;SBUF=d2;while(!TI);TI=0;

16、SBUF=d1;while(!TI);TI=0;INT0=1;void init1() ；初始化變量 min=0;sec=0;hour=0;sec1=0;sec2=0;min1=0;min2=0;hour1=0;hour2=0;TMOD = 0x01;TH0 = (0xffff-50000)/256;TL0 = (0xffff-50000)%256;IE=0x82;TR0 = 1;void clock() ；報(bào)時處理 if(min=00&sec=04)beep=0;delay(100);beep=1;void TT() interrupt 1 ；定時器0中斷處理函數(shù)入口 TH0 = (

17、0xffff-50000)/256;TL0 = (0xffff-50000)%256; n+; if( 20=n ) n=0; sec+; if(sec=60) sec=0; min+; if(min=60) min=0; hour+; if(hour=12) hour=0; sec1=sec/10; sec2=sec%10; min1= min/10; min2=min%10; hour1= hour/10; hour2= hour%10; main() ；主函數(shù)入口 SCON=0x00;init1();while(1) clock（）；LED(segmin1,0xef);delay(10)

18、;LED(segmin2,0xdf);delay(10);LED(segsec1,0xbf);delay(10);LED(segsec2,0x7f);delay(10);總 結(jié)由于時間，還有能力與精力的關(guān)系，對程序還不完善，鍵盤處理部分的程序未能加入進(jìn)去，該系統(tǒng)還需要以后進(jìn)行完善。 通過本次的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會了單片機(jī)的一般設(shè)計(jì)過程，通常都要進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展與配置，因此，要完成一個單片機(jī)的設(shè)計(jì)工作，必須依次做到下述工作：1、硬件電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試；2、應(yīng)用軟件的編寫、調(diào)試；3、完整應(yīng)用軟件的調(diào)試、固化和脫機(jī)運(yùn)行。而在進(jìn)行硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時我們應(yīng)當(dāng)盡量做到：（1）、盡可能的選擇典型電路，并符合單片機(jī)的常規(guī)使用方法；（2）、在充分滿足系統(tǒng)功能要求前提下，留余地以便于二次開發(fā)；（3