定時(shí)鬧鈴課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、目錄1設(shè)計(jì)方案11.1設(shè)計(jì)目的11.2設(shè)計(jì)任務(wù)12設(shè)計(jì)總體框圖12.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖12.2程序流程圖23設(shè)計(jì)單元電路33.1 AT89C51的時(shí)鐘電路 33.2 AT89C51的復(fù)位電路設(shè)計(jì) 43.3 AT89C51的顯示電路設(shè)計(jì) 43.4 AT89C51的按鍵電路設(shè)計(jì) 54電路原理說明64.1 AT89C51芯片管腳及其功能 64.2電路總原理及硬件原理圖 84.3軟件設(shè)計(jì)95參考文獻(xiàn)206設(shè)計(jì)心得20附錄：21附錄1:調(diào)試報(bào)告21附錄2 :元器件清單22定時(shí)鬧鈴的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)方案1.1設(shè)計(jì)目的本設(shè)計(jì)是一個(gè)定時(shí)鬧鐘，它僅使用單片的20引腳單片機(jī)完成鬧鐘的全部功能。設(shè)計(jì)目的是為了學(xué)習(xí)和鞏固單片

2、機(jī)知識(shí)，使對(duì)已學(xué)過的基礎(chǔ)知識(shí)能有更深入的理解，學(xué)會(huì)獨(dú)立 思考、獨(dú)立思考、獨(dú)立工作，以及提高對(duì)所學(xué)應(yīng)用基本理論分析和解決實(shí)際問題的能力。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)是一個(gè)定是鬧鐘，它僅使用單片40個(gè)引腳單片機(jī)AT89C51完成鬧鐘的全部功能，包括時(shí)鐘顯示，時(shí)鐘設(shè)置，鬧鐘設(shè)定和鬧鐘報(bào)時(shí)。設(shè)計(jì)目的是學(xué)習(xí)和鞏固單片機(jī)知識(shí)， 使用學(xué)習(xí)過的關(guān)于AT89C51的基礎(chǔ)知識(shí)能有更深入的理解，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，獨(dú)立工作，以 及提高對(duì)所學(xué)習(xí)的應(yīng)用基本理論分析和解決實(shí)際問題的能力。2設(shè)計(jì)總體框圖2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖2.2程序流程圖圖2程序流程圖3設(shè)計(jì)單元電路3.1 AT89C51的時(shí)鐘電路AT89C51系列的單片

3、機(jī)時(shí)鐘方式分為部和外部方式，外部方式是把外部已經(jīng)有的時(shí)鐘 信號(hào)引入到單片機(jī)部。時(shí)鐘電路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個(gè) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信 號(hào)，主要有晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；而是指 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片 機(jī)部的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對(duì)時(shí)間精度要求不高的場(chǎng)合； 二是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)的米用部時(shí)鐘方式。時(shí)鐘電路如圖3所示。12MhlE <TetT>I I旳C2 :U

4、1'18RSTPIPllPHPHPHPIPIPllPSEN ALE EAATB9C51 或 TEXT>PO-D/IXiP0.2/AD2PD上皿口638?30353433322233242528272S'io'1112131415ie17P2.DP2 2/A10P2 3ZA1IP2P3 5M13 ?2.erAM F2.7/AH5P3 UXR® F3-1/TCD P3 j/mTB pa.a/iWP3.4/T0 P3,5/riP3.8/OP3 7RD圖3時(shí)鐘電路3.2 AT89C51的復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，起主要功能是把 PC初始化為0000H

5、使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)禍操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，可以使復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)，也可以通過監(jiān)視定時(shí)器來強(qiáng)迫復(fù)位。RET引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，如圖 4所示1?J1>XTALISTAL2RSTPDIlnDD PD.W1PQ2MD2 P如叮PD£j»DS 卩口麗臨 PD.tDTpisP1.1P1HP1.1P13PSEM ALE ES-2?貯伽P2JW11P2.W12P2SW13P2.7W15aP.1/T7；PP301 歴P331I斤廠叼mi叼 J5TP7J&R_ia11忻16圖4復(fù)位電路3.3

6、 AT89C51的顯示電路設(shè)計(jì)分段式顯示器（LED數(shù)碼管）由7條線段圍成8字型，每一段包含一個(gè)發(fā)光二極管。 外加正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯 示各種字形或符號(hào)。LED數(shù)碼管有共陽、共陰之分。圖是共陽式、共陰式LED數(shù)碼管的原理圖和符號(hào)，如圖5所示。顯示電路顯示模塊需要實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的時(shí)間，即時(shí)、分、秒，因此需要 6個(gè)數(shù)碼管。 LED顯示器的顯示控制方式按驅(qū)動(dòng)方式可分成靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。對(duì)于多位LED顯示器，通常都是采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，其硬件連接方式如圖6所示，時(shí)的十位和個(gè)位分別顯示在第一個(gè)和第二個(gè)數(shù)碼管，分的十位和個(gè)位分別顯示在

7、第三個(gè)和第 四個(gè)數(shù)碼管，秒的十位和個(gè)位分別顯示在第五個(gè)和第六個(gè)數(shù)碼管定時(shí)時(shí)間到后，P3.7被置位，二極管發(fā)光，提醒鬧鐘時(shí)間到。i t e -d 4££ K+5Y圖5共陽式、共陰式LED數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號(hào)圖fkP-L>HIt 山4."fW*ti昭承 Pi.jAiiP3 gj3 5A« 甘SH ?小板FgiiTiB口新| pin薩圖6數(shù)碼管硬件連接圖3.4 AT89C51的按鍵電路設(shè)計(jì)S1按鍵接在P2.0 口，用于切換正常走時(shí)、調(diào)時(shí)間、設(shè)定鬧鐘；S2按鍵接在P2.1 口,7所示。用于調(diào)整時(shí)間分加一和設(shè)置鬧鈴分加一功能鍵；S3按鍵接在P2.2

8、口，按下后進(jìn)入鬧鐘設(shè) 置狀態(tài)；S4按鍵接在P2.3 口，按下后進(jìn)入時(shí)間調(diào)整狀態(tài)。按鍵連接如圖 X- -Vf f -P1IIF3 DRP1.1P3 in：P1 2P3.24NP1.3P3.WFM.4PE勺P1.5F：P1.6P3j6H1 7P3 7SRP2prf-iFAn<-:圖7按鍵硬件連接圖4電路原理說明4.1 AT89C51芯片管腳及其功能AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，可穩(wěn)定地工作于5V的電源下.該器件采用ATME高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，

9、ATMEL 的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51芯片引腳圖如圖8所示。圖8 AT89C51芯片引腳圖AT89C5管腳說明：VCC :供電電壓。GND接地。P0 口： P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1 口的 管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義 為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH4行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個(gè)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，

10、被部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平 時(shí)，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在 FLASHY程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址 接收。P2口: P2口為一個(gè)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè) TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“ T時(shí)，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸 入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ T 時(shí)，它利用部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLA

11、SHY程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口： P3口管腳是8個(gè)帶部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“ 1”后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為 低電平，P3口將輸出電流（ILL ）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為AT89C5的一些特殊功能口：管腳 備選功能P3.0 RXD （串行輸入口）P3.1 TXD （串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷 0）P3.3 /INT1（外部中斷 1）P3.4 T0（記時(shí)器 0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器 1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部

12、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST :復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST卩兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG ：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， 地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASHY程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6 。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。 然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出 可在SFR8E地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOV，MOV指令是ALE才起作用。另外，該 引腳被略微

13、拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。/PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器 周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN言號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP:當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000H-FFFFH， 不管是否有部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將部鎖定為RESET當(dāng)/EA端保持高電平 時(shí)，此間部程序存儲(chǔ)器。在FLASHY程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP。XTAL1反向振蕩放大器的輸入及部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2 ：來自反向振蕩器的輸出。4.2 電路總原理及硬

14、件原理圖電路總原理：將軟件.hex文件添加到芯片后，就可開始仿真。此設(shè)計(jì)中數(shù)碼管顯示時(shí)分秒，時(shí)為24 進(jìn)制，分和秒都為60進(jìn)制。當(dāng)按下S3時(shí)進(jìn)入鬧鐘設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)再按下S3則設(shè)置鬧鐘時(shí)，每按一下鬧鐘時(shí)加一， 到23h時(shí)回到Oh,接著按下S2則設(shè)置鬧鐘分，每按一下鬧鐘分加一，之后按下 S1回到時(shí) 間顯示狀態(tài)；當(dāng)按下S4時(shí)進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整狀態(tài)，此時(shí)再按下 S4則調(diào)整時(shí)鐘時(shí)，每按一下時(shí) 鐘時(shí)加一，到23h時(shí)回到Oh，接著按下S2則設(shè)置時(shí)鐘分，每按一下時(shí)鐘分加一，之后按 下S1回到時(shí)間顯示狀態(tài)。電路總原理圖如圖9所示。HPFdfKI三戈圖9電路總原理圖4.3軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)程序如下：ORG 0000HLJMP

15、 STARTORG 000BHLJMP TIMESTART:MOV SP,#51HMOV 20H,#00H ; 定義秒MOV 21H,#00H; 定義分MOV 22H,#00HJ定義時(shí)MOV 23H,#00HJ定義鬧鐘分MOV 24H,#00HMOV 25H,#00HMOV 26H,#00HJ定義鬧鐘時(shí)MOV 30H,#00HMOV 31H,#00H;BCD顯示時(shí)間秒MOV 32H,#00HMOV 33H,#00H;BCD顯示時(shí)間分MOV 34H,#00HMOV 35H,#00H;BCD顯示時(shí)間時(shí)MOV 36H,#00HMOV 37H,#00H;BCD鬧鐘分MOV 38H,#00HMOV 39

16、H,#00H;BCD鬧鐘時(shí)MOV 50H,#00H ; 按鍵次數(shù)MOV TMOD,#01HMOV TH0,#03CHMOV TL0,#0B0HMOV IE,#82H ;中斷允許SETB TR0 ;啟動(dòng) T0MOV R2,#14HMOV P2,#0FFHCLR P3.7MAIN: LCALL TIMEPRO ; 判斷是否為鬧鐘GB: LCALL DISPLAY1 ; 顯示時(shí)間JB P1.3,M1LCALL SETTIMELJMP MAINM1: JB P1.2,M2LCALL SETATIMELJMP MAINM2: JB P1.0,M4LCALL LOOKATIMEM4: LJMP MAIND

17、ELAY:MOV R4,#030H ; 延時(shí)子程序DL00: MOV R5,#0FFHDL11: MOV R6,#09HDL12: DJNZ R6,DL12 DJNZ R5,DL11 DJNZ R4,DL00 RETSETTIME: ;L0: LCALL DISPLAY1MM1: JB P1.3,L1 ; MOV C,P1.3 JC MM1LCALL DELAY1JC MM1MSTOP1: MOV C,P1.3 JNC MSTOP1 LCALL DELAY1 MOV A,50HINC 50HCJNE A ,#00H,HJ1設(shè)置時(shí)間進(jìn)入時(shí)間設(shè)置狀態(tài)設(shè)置時(shí)鐘時(shí)LJMP L0HJ1: MOV C,P

18、1.3JNC MSTOP1INC 22HMOV A,22HCJNE A,#18H,GO12 ; 時(shí)為 24h 時(shí)清零MOV 22H,#00HMOV 34H,#00HMOV 35H,#00H LJMP L0L1: JB P1.1,L2MOV C,P1.1JC L1LCALL DELAY1JC L1MSTOP2: MOV C,P1.1 ; 設(shè)置時(shí)鐘分JNC MSTOP2LCALL DELAY1MOV C,P1.1JNC MSTOP2INC 21HMOV A,21HCJNE A,#3CH,GO11 ;分為 60s 時(shí)清零MOV 21H,#00HMOV 32H,#00HMOV 33H,#00H LJM

19、P L0GO11: MOV B,#0AHDIV ABMOV 32H,BMOV 33H,ALJMP L0GO12: MOV B,#0AHDIV ABMOV 34H,BMOV 35H,ALJMP L0L2: JB P1.0,L0MOV C,P1.0JC L2LCALL DELAY1MOV C,P1.0JC L1STOP1: MOV C,P1.0 ; 回到時(shí)間顯示JNC STOP1LCALL DELAY1MOV C,P1.0JNC STOP1MOV 50H,#00HLJMP MAINSETATIME:LCALL DISPLAY2 ;設(shè)置鬧鐘N0: LCALL DISPLAY2MM2: JB P1.2

20、,N1MOV C,P1.2JC MM2LCALL DELAY1JC MM2MSTOP3: MOV C,P1.2 ; 設(shè)置鬧鐘時(shí)JNC MSTOP3LCALL DELAY1MOV A,50HINC 50HCJNE A,#00H,HJ2LJMP N0HJ2: MOV C,P1.2JNC MSTOP3INC 24HMOV A,24HCJNE A,#18H,GO22 ; 時(shí)為 24h 時(shí)清零MOV 24H,#00HMOV 38H,#00HMOV 39H,#00HLJMP N0N1: JB P1.1,N2MOV C,P1.1JC N1LCALL DELAY1MOV C,P1.1JC N1MSTOP4:

21、MOV C,P1.1 ; 設(shè)置鬧鐘分JNC MSTOP4LCALL DELAY1MOV C,P1.1JNC MSTOP4INC 23HMOV A,23HCJNE A,#3CH,GO21 ; 分為 60s 時(shí)清零MOV 23H,#00HMOV 36H,#00HMOV 37H,#00HLJMP N0GO21: MOV B,#0AHDIV ABMOV 36H,BMOV 37H,ALJMP N0GO22: MOV B,#0AHDIV ABMOV 38H,BMOV 39H,ALJMP N0N2: JB P1.0,N0MOV C,P1.0JC N2LCALL DELAY1MOV C,P1.0JC N1ST

22、OP2: MOV C,P1.0 ; 回到時(shí)間顯示JNC STOP2LCALL DELAY1MOV C,P1.0JNC STOP2MOV 50H,#00HLJMP MAINTIMEPRO:MOV A,21H ; 判斷是否為鬧鐘MOV B,23HCJNE A,B,BKMOV A,22HMOV B,24HCJNE A,B,BKSETB 25H.0MOV C,25H.0LCALL TIMEOUTJMP BK1BK: CLR P3.7BK1: RETTIMEOUT:SETB P3.7RETLOOKATIME: LCALL DISPLAY2 ; 判斷 S1 是否按下，若按下則顯示時(shí)間，否則顯示 鬧鐘MM:

23、 JNB P1.0,LOOKATIMELCALL DELAY1LJMP MAINDELAY1: MOV R4,#14HDL001: MOV R5,#0FFHDL111: DJNZ R5,DL111DJNZ R4,DL001RETTIME:PUSH ACC ; 定時(shí)PUSH PSWMOV TH0,#0E0HMOV TL0,#0B0HDJNZ R2,RET0MOV R2,#14HMOV A,20HCLR CINC A ;秒自加 1CJNE A,#3CH,GO1 ;秒計(jì)數(shù)循環(huán)MOV 20H,#00H ;復(fù)位MOV 30H,#00HMOV 31H,#00HMOV A,21HINC A ;分自加 1CJ

24、NE A,#3CH,GO2 ;分計(jì)數(shù)循環(huán)MOV 21H,#00H ;復(fù)位MOV 32H,#00HMOV 33H,#00HMOV A,22HINC A ;時(shí)自加 1CJNE A,#18H,GO3 ;時(shí)計(jì)數(shù)循環(huán)MOV 22H,#00H ;復(fù)位MOV 34H,#00HMOV 35H,#00HMOV A,21HAJMP RET0GO1: MOV 20H,AMOV B,#0AHDIV ABMOV 31H,A;秒高位MOV 30H,B;秒低位AJMP RET0GO2: MOV 21H,AMOV B,#0AHDIV ABMOV 3H,A分高位MOV 32H,B分低位AJMP RET0GO3: MOV 22H

25、,AMOV B,#0AHDIV ABMOV 35H,A時(shí)高位MOV 34H,B時(shí)低位AJMP RET0RET0: POP PSWPOP ACCRETIDISPLAY1:MOV R0,#30H ; 顯示子程序MOV R3,#01HPLAY1: MOV A,R3MOV P2,AMOV A,R0MOV DPTR,#DSEG1MOV C A,A+DPTRMOV P0,ALCALL DL1MOV A,R3RL AMOV R3,AMOV C,ACC.6JC LD1INC R0LJMP PLAY1LD1: RETDISPLAY2: PUSH ACCPUSH PSWMOV R0,#36HMOV R3,#04H

26、PLAY2: MOV A, R3MOV P2,AMOV A,R0MOV DPTR,#DSEG1MOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL DL1MOV A,R3 ; 判斷是否顯示到最低位RL A ; 左移一位MOV R3,AMOV C,ACC.6JC LD2INC R0 ; 緩存器地址加一LJMP PLAY2LD2: POP PSWPOP ACCRETDL1: MOV R7,#20HDL: MOV R6,#20HDL6: DJNZ R6,$DJNZ R7,DLRETDSEG1: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND5 參考文獻(xiàn)1 高峰. 單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（第二版） . 北京：科學(xué)， 20072 王建校.51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì).北京：科學(xué)，20023 涵芳.MCS-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用M 北京：北京航空航天大學(xué)，1996.44 . 朝青. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)（修訂版） . 北京：北京航空航天大學(xué)， 19985 . 譚浩強(qiáng) . 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) . 北京：清華大學(xué)， 19896 設(shè)計(jì)心得這次設(shè)計(jì)做的很成功，從設(shè)計(jì)方案確定到