基于單片機(jī)的定時鬧鐘課程設(shè)計(jì)報告書

1、任務(wù)書一、設(shè)計(jì)目的本設(shè)計(jì)主要是對51單片機(jī)的一個方面的擴(kuò)展，是能實(shí)現(xiàn)一般定時鬧鐘功能的設(shè)計(jì)。需要實(shí)現(xiàn)某一功能時，按對應(yīng)的按鍵即可，經(jīng)過多次驗(yàn)證，此設(shè)計(jì)靈活簡便，可以實(shí)現(xiàn)顯示、定時、修改定時、定時時間到能發(fā)出報 警聲的功能。二、設(shè)計(jì)要求1 -能顯示時時一分分一秒秒。2 、能夠設(shè)定定時時間，并修改定時時間。3 、定時時間到能發(fā)出警報聲。目錄1 .緒論2 .方案論證3 .方案說明4 .硬件方案設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī) STC89C524.2 時鐘電路4.3 數(shù)碼管顯示電路4.4 鍵盤電路4.5 報警電路5 .軟件方案設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.2 鍵盤程序5.3 LED5.4 音響報警電路5.5 程序流程

2、圖6 .調(diào)試7 .小結(jié)8參考文獻(xiàn)9.附錄：定時鬧鐘源程序1.緒論系統(tǒng)采用單片機(jī)STC89C52乍為本設(shè)計(jì)的核心元件，在其基礎(chǔ)上外圍擴(kuò)展芯 片和外圍電路，附加時鐘電路，復(fù)位電路，鍵盤接口及 LED顯示器。鍵盤采用獨(dú) 立連接式。還有定時報警系統(tǒng)，即定時時間到，通過揚(yáng)聲器發(fā)出報警聲，提示預(yù) 先設(shè)定時間時間到，從而起到定時作用。外圍器件有LED顯示驅(qū)動器及相應(yīng)的顯示數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)與制作可采用單片機(jī)來完成。由于其功能的實(shí)現(xiàn)主要通過軟件編程來完成, 那么就降低了硬件電路的復(fù)雜性, 而且其成本也有所降低, 所以在該設(shè)計(jì)與制作中采用單片機(jī)STC89C52它是低功耗、高性能的 CMO型8位單片機(jī)。片內(nèi)帶有8KB

3、的Flash 存儲器，且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。另外，STC89C52勺指令系統(tǒng)和引 腳與8051完全兼容，片內(nèi)有512B的RAM 32條I/O 口線、3個16位定時計(jì)數(shù)器、 4 個外部中斷、一個7 向量 4 級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51 的 5 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)）等。在LED顯示器中，分成靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩類，在這個設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)中主要用了它的動態(tài)顯示功能，動態(tài)顯示器利用了人視覺的短暫停留，在數(shù)據(jù)的傳輸中是一個一個傳輸?shù)模蚁葌鬏數(shù)臀弧?.方案論證單片機(jī)作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強(qiáng)大，而且可以隨時的更新系統(tǒng)，進(jìn)行不同狀態(tài)的組合。本系統(tǒng)采用單片機(jī)STC89

4、C52乍為本設(shè)計(jì)的核心元件，利用兩個 4位7段共 陰LED作為顯示器件。接入共陰LED顯示器，可顯示時，分鐘，秒，單片機(jī)外圍 接有定時報警系統(tǒng)，定時時間到，蜂鳴器發(fā)出報警聲，提示預(yù)先設(shè)定時間到。電路由下列部分組成：時鐘電路、復(fù)位電路、控制電路、 LED顯示、報警電 路，芯片選用STC89C52I片機(jī)。系統(tǒng)基本框圖如圖2.1 所示：圖 2.1 系統(tǒng)基本框圖3.方案說明此設(shè)計(jì)主要是通過單片機(jī)系統(tǒng)，綜合運(yùn)用定時器、中斷、 數(shù)碼顯示等知識設(shè)計(jì)一個可定時的電子鐘。它包括系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，Proteus軟件仿真等部分。系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的重要組成部分，在這部分詳細(xì)介紹了時鐘原理

5、，硬件設(shè)計(jì)，數(shù)碼管LED以及在設(shè)計(jì)過程中考慮到技術(shù)指標(biāo)，機(jī)型的選擇，器件的選擇等一系列問題。硬件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，以及在所選機(jī)型的基礎(chǔ)上，確定系統(tǒng)擴(kuò)展所要用的存儲器，I/O 電路及有關(guān)外圍電路等然后設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的電路原理圖。合理的軟件結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)出一個性能優(yōu)良的單片機(jī)應(yīng)用性系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)，因此必須充分重視。在本設(shè)計(jì)中采用應(yīng)用廣泛的 C語言。用Proteus軟件仿真檢查設(shè)計(jì)是否合理。4.硬件方案設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī) STC89C52STC89C5整一個低電壓，高性能CMO型8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù) 擦寫的Flash只讀程序存儲器(ROM和512B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM ,

6、 器件采用STC公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)， 片內(nèi)置通用8 位中央處理器和Flash 存儲單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的STC89C52s供了高性價比的解決方案。其引腳圖如下圖4.1所示：圖 4.1 STS89C52STC89C5現(xiàn)體介紹如下：1)主電源引腳(2 根)VCC(40):電源輸入，接+ 5V電源GND(20):接地線2)外接晶振引腳(2 根)XTAL1(19):片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(18):片內(nèi)振蕩電路的輸出端3)控制引腳(4 根)RST/VPP(9)： 復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(30

7、)地址鎖存允許信號PSEN(29):外部存儲器讀選通信號EA/VPP(31)： 程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。4)可編程輸入/ 輸出引腳(32 根)STC89C52I片機(jī)有4組8位的可編程I/O 口，分別為PR P1、P2、P3 口，每個口有8 位( 8 根引腳)，共32根。POH (3932) : 8位雙向I/O 口線，名稱為P0.0P0.7P1 口 (1-8) : 8位準(zhǔn)雙向I/O 口線，名稱為P1.0P1.7P2 口(2128) : 8位準(zhǔn)雙向I/O 口線，名稱為P2.0P2.7P3 口(1017) : 8位準(zhǔn)雙向I/O 口

8、線，名稱為P3.0P3.74.2 時鐘電路單片機(jī)的時鐘產(chǎn)生方法有兩種: 內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本系統(tǒng)中STC89C5印片機(jī)采用內(nèi)部時鐘方式。最常用的內(nèi)部時鐘方式是采 用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHz12MHz問。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小和振蕩電路起振速度有少許影響，一般可在 20pF100pF之間取值。STC89C5率片機(jī)的時鐘電路如圖 4.2 所示。圖 4.2 時鐘電路4.3 數(shù)碼管顯示電路單片機(jī)中通常使用7段LED LED是發(fā)光二極管顯示器的縮寫。LED顯示器 由于結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，體積小，亮度高，電壓低，可靠性高，壽命長

9、，響應(yīng)速度快，顏色鮮艷，配置靈活，與單片機(jī)接口方便而得到廣泛應(yīng)用。LED顯示器是由若干個發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示部件，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點(diǎn)或一個筆劃發(fā)光，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。LED顯示器有多種形式，如：“米”字型顯示器，點(diǎn)陣顯示器和七段數(shù)碼顯示器等，在單片機(jī)系統(tǒng)中使用最多的是七段數(shù)碼顯示器。LEDt段數(shù)碼顯示器由8個發(fā)光二極管組成顯示字符，根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管 的連接形式不同，LED有共陰極和共陽極兩種，如圖4.3.1所示為4為7段共陰 數(shù)碼管的引腳圖。圖 4.3.14 段共陰數(shù)碼管引腳圖采用高亮共陰型s 位數(shù)碼管，為示區(qū)別，顯示秒的兩個數(shù)碼管個頭較小，

10、另外 4 個較大。 共陰數(shù)碼管連接線路如下：一般用7 個發(fā)光二極管構(gòu)成顯示數(shù)字和符號， 另外還用一段發(fā)光二極管顯示小數(shù)點(diǎn)。這種顯示器一般分為兩種，共陽極顯示器和共陰極顯示器，共陽極顯示器是把每個二極管的正端連在一起，共陰極顯示器是把每個二極管的陰極連在一起。一只顯示器是有8 個發(fā)光二極管構(gòu)成，當(dāng)把某段加正向電壓時，則該段所對應(yīng)的筆劃亮，不加正向電壓則暗，為了保護(hù)各段不受損壞需要加限流電阻，無論是共陽極顯示器還是共陰極顯示器，它的8段排列順序都是一樣的：A段、B段、C段、D段、E段、F段、G段和DP段。在 單片機(jī)中通常使用7段LEQ數(shù)碼管的顯示電路如下圖4.3.2所示：圖 4.3.2 數(shù)碼管的顯

11、示電路數(shù)碼管中二極管電流的計(jì)算二極管本身有2V的電壓降，一般二極管電流取10mA則需添加的電阻為R=( U-ULed) /I Led，代入相關(guān)數(shù)值，即為300 Qo本設(shè)計(jì)中，選用的電阻為470Q,則電流為I= (U-ULed) /R',代入實(shí)際數(shù)值，即為6.4mA,能夠滿足顯示效果。4.4 鍵盤電路設(shè)計(jì)方案中使用的是3 個開關(guān)鍵組成的鍵盤電路，如下圖4.4 所示：4.4 鍵盤電路圖4.5 報警電路設(shè)計(jì)方案中，采用的是蜂鳴器和 PNPffl三極管組成的報警電路。如下圖 4.5 所示：圖 4.5 報警電路5.軟件方案設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)軟件主要有主程序模塊，定時中斷服務(wù)程序，中斷

12、等待服務(wù)程序，鍵盤程序，顯示子程序服務(wù)程序等六大模塊組成， 因?yàn)镃語言容易理解和記憶，所 以我們用C語言來寫此程序。5.2 鍵盤程序鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒有按鍵按下的時候，單片機(jī)循環(huán)主程序，一旦有鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束后再返回。5.3 LED七段LED由七個發(fā)光二極管按日字排開，所有發(fā)光二極管的陽極連在一起成共陽極， 陰極連在一塊稱共陰極接法。當(dāng)采用芯片驅(qū)動時不需要加限流電阻，其他情況下一般應(yīng)外接限流電阻。動態(tài)顯示電路有顯示塊，字形碼封鎖驅(qū)動器，字位鎖存驅(qū)動器三部分組成。5.4 音響報警電路在STC89C5力卜圍的一個管口上加蜂鳴器，通過軟件與硬件的結(jié)合可實(shí)現(xiàn)

13、定 時鬧鐘功能。5.5 程序流程圖5.5 程序流程圖6.調(diào)試設(shè)幾個按鍵從左往右為 K1,K2,K3。K1與P1.0相連，K2與P1.1相連,K3與 P1.2 相連。按一下啟動開關(guān)，顯示為時間顯示。按一下 K1,進(jìn)入時間顯示的小時設(shè)定 狀態(tài)；按兩下K1,進(jìn)入時間顯示的分鐘設(shè)定狀態(tài)；按三下 K1,進(jìn)入定時的小時 設(shè)定狀態(tài)；按四下K1,進(jìn)入定時的分鐘設(shè)定狀態(tài)；按五下 K1,退出設(shè)定，進(jìn)入 當(dāng)前時間顯示狀態(tài)；K2和K3分別是對當(dāng)前設(shè)定值的加和減。如下圖 6.1和6.2 所示。圖 6.1 調(diào)時仿真效果圖圖 6.2 定時仿真效果圖7.小結(jié)在做課程設(shè)計(jì)的過程中，我進(jìn)一步認(rèn)識到全面專業(yè)知識以及邏輯思考方式對研

14、究問題的重要性，同時我也更加具體的掌握了課程設(shè)計(jì)的基本方法。經(jīng)過不斷的努力，我終于完成了這次課程設(shè)計(jì)，總的來說，我學(xué)到了不少的東西， 知道了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。在設(shè)計(jì)過程中我遇到了很多的困難，但沒放棄， 查閱了許多相關(guān)的書籍，自己獨(dú)立思考和借鑒了前人的許多優(yōu)秀成果，并與所學(xué)的知識緊密的結(jié)合了起來。我相信這過程對我今后的學(xué)習(xí)和工作有著積極的影響，并搭好了平臺。通過這次設(shè)計(jì)，我對這門課有了更好的理解，尤其結(jié)合了這幾年學(xué)的相關(guān)的專業(yè)知識，對各門課都有了一個較全面的理解。這必將對我以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。本次課程設(shè)計(jì)的定時鬧鐘電路，可以滿足人們的基本要求，但因?yàn)橹R水平有限，此電路中存在一定的

15、問題，雖可以通過增加電路解決，但過于復(fù)雜和現(xiàn)有水平有限，本次設(shè)計(jì)就未深入涉及，想要更好的改進(jìn)電路，需要進(jìn)一步的努力，如果有好的意見，希望老師給予支持指導(dǎo)。8.參考文獻(xiàn)1 何立民 . 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編10. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社2 林立 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社3 沙占友等. 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì). 西安：電子工業(yè)出版社4 江力 . 蔡駿 . 王艷春 . 董澤芳 . 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù). 北京，清華大學(xué)出版社5 潘永紅 . 柳殊 . 單片機(jī)原理與應(yīng)用. 西安，西安電子科技大學(xué)出版社9.附錄：定時鬧鐘源程序#include <reg52.h>unsigne

16、d charled12=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0x00;/ 用一維數(shù)組定義0-9、橫杠、全滅unsigned char a8;unsigned char second=0,minute=0,hour=1;unsigned char minute1=0,hour1=0;unsigned char b8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/ 掃描unsigned char k=0;unsigned int temp;unsigned char M,S_flag;S_

17、flag 閃爍標(biāo)志sbit K1=P1A0;sbit K2=PW1；sbit K3=P1A2;sbit BEEP=P3A3;void delay(unsigned n)int x,y;for(x=0;x<n;x+) for(y=0;y<24;y+);void time1() interrupt 3TH1=0xfc;TL1=0x18;temp+;if(temp=1000)/ 記錄毫秒為秒的變量/M 是模式，更新時間的種模式加上正常模式/0.2 毫秒/ 定時器中斷函數(shù)/ 定時 ms/ 配合定時器定時stemp=0;second+;if(second=59)second=0;if(min

18、ute<59) minute+;elseminute=0;hour+;hour%=24;/ 鬧鐘時間到if(hour1=hour&&minute1=minute&&second<10)if(M=0)BEEP=!BEEP;if(temp%250=0)/每 msS_flag=!S_flag;/ 閃爍標(biāo)志位取反if(k=8) k=0;P0=ak;P2=bk+;delay(1);P2=0xff;void display()switch(M)case 0:a0=ledhour/10;a1=ledhour%10;a2=led10;a3=ledminute/10;

19、a4=ledminute%10;a5=led10;a6=ledsecond/10;a7=ledsecond%10;break;case 1:if(S_flag=1)a0=ledhour/10;a1=ledhour%10;elsea0=led11;a1=led11;a2=led10;a3=ledminute/10;a4=ledminute%10;a5=led10;a6=ledsecond/10;a7=ledsecond%10;break;case 2:a0=ledhour/10;a1=ledhour%10;a2=led10;if(S_flag=1)a3=ledminute/10;a4=ledmi

20、nute%10;elsea3=led11;a4=led11;a5=led10;a6=ledsecond/10;a7=ledsecond%10;break;case 3:if(S_flag=1)a0=ledhour1/10;a1=ledhour1%10;elsea0=led11;a1=led11;a2=led10;a3=ledminute1/10;a4=ledminute1%10;a5=led11;a6=led11;a7=led11;break;case 4:a0=ledhour1/10;a1=ledhour1%10;a2=led10;if(S_flag=1) a3=ledminute1/10;

21、a4=ledminute1%10;elsea3=led11;a4=led11;a5=led11;a6=led11;a7=led11;void key_prc()if(K1=0)delay(10); / 延時去抖if(K1=0)/ 按 K1 進(jìn)行模式切換 M+;if(M=5)M=0;while(!K1);/ 等待按鍵釋放if(M!=0)switch(M)case 1: / 模式 - 調(diào)時if(K2=0)delay(10); / 延時去抖if(K2=0)/ 加鍵按下if(hour<23) hour+;else hour=0;while(!K2); / 等待按鍵釋放if(K3=0)delay(10);if(K3=0)if(hour> 0) hour-;else hour=2