单片机课程设计定时闹钟.docx
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单片机课程设计定时闹钟
单片机课程设计定时闹钟
一、任务说明
本设计师定时闹钟的设计，由单片机AT89C51芯片和LCD、LED显示器，辅以必要的的电路，构成一个单片机定时闹钟。
电子钟可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。
LCD显示“时”，“分”，LED闪动来做秒计数，定时时间到能发出警报声或者启动继电器，从而控制电器的启停。
现在是自动化高度发达的时代，特别是电子类产品都是靠内部的控制电路来实现对产品的控制，达到自动运行的目的，这就需要我们这里要做的设计中的电器元件及电路的支持。
在这次设计中主要是用AT89S51来进行定时，也结合着其他辅助电路实施控制，在定时的时候，按一下控制小时的键对小时加一；按一下控制分钟的键对分钟加一；到达预设的时间，此电路就会发出报警声音提示已经到点。
二、原理图绘制说明
1、原理及工作过程说明
（1）定时闹钟的基本功能如下：
（a）使用LCD液晶显示器来显示现在的时间。
（b）程序执行之后显示“Time：
00:
00”；并且LED闪烁，表示开始已经计时。
（c）由LED闪动来做秒计数表示。
（2）按键功能如下：
按键K1设置现在的时间和时调整；按键K2显示闹钟设置的时间和分调整；按键K3设置闹铃的时间和设置完成；按键K4闹铃ON/OFF的状态设置，设置为ON时连续三次发出“哗”的一声，设置为OFF发出“哗”的一声和闹铃时间到时，发出一阵声响，按下本键可以停止声响。
（3）调整计时器时间如下：
按下K1键，然后按K1调整小时，K2调整分钟，按下K3表示时间设置完成。
（4）调整闹钟时间设置如下:
再次按下K3开始闹中设置，LCD下一行显示“Alarm:
00:
00”按下K1设置小时，按一下K2设置分钟，再次按下K3设置完成，并且设置时间消失，当再次按一下K2时“Alarm:
00:
00再次显示并马上消失。
按一下K4关闭闹钟，再次按下打开闹钟。
2、原理总框图
图1总原理图
3、元器件功能说明
AT89C51单片机引脚功能说明
本设计的核心硬件就是8051芯片，这里选择了AT89C51,AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，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。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：
P3口管脚备选功能
RXD（串行输入口）
TXD（串行输出口）
/INT0（外部中断0）
/INT1（外部中断1）
T0（记时器0外部输入）
T1（记时器1外部输入）
/WR（外部数据存储器写选通）
/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
图2AT89C51引脚图
图2AT89C51引脚图
1602LCD液晶显示器
图3LCD1602引脚图
功能说明
图4LCD引脚图说明
第1脚：
VSS为地电源。
第2脚：
VDD接5V正电源。
第3脚：
VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：
R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：
E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：
背光源正极。
第16脚：
背光源负极。
其他重要元件
独立式键盘的接口电路：
在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息。
这时，可将每个按键接在一根I/O接口线上，这种方式的连接称为独立式键盘。
每个独立式按键单独占有一根I/O接口线，每根I/O接口线的工作状态不会影响到其他I/O接口线。
这种按键接口电路配置灵活，硬件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O接口线，I/O接口线浪费较大。
故只在按键数量不多时采用这种按键电路。
在此电路中，按键输入都采用低电平有效。
上拉电阻保证了按键断开时，I/O接口线有确定的高电平。
当I/O接口内部有上拉电阻时，外电路可以不配置上拉电阻。
图5键盘
三、流程图绘制以及说明
本次课程设计实验程序中，用单片机的外部中断定时器来计时，然后通过来判断计时器和闹铃时间来使闹铃响，通过对单片机的一些端口进行扫描来判断时分秒的调整，选择计时器调时还是定时闹钟的调时以及是否闹铃。
程序流程图
初始化变量
初始化计时器,初始化闹铃
扫描显示器更新时间数据，
闹钟时间是不是到了
是否按下5个按键NO
YSE
K1:
调时
K2:
调分
K3：
完成
K4:
打开闹铃
图6程序流程图
四、proteus仿真说明
1，开始程序
图7显示器开始及定时
图8定时闹铃开并调定时闹钟的时间
2.当闹铃打开，计时时间到了定时闹铃的时间后，喇叭开始叫
图9仿真结果
五、课程设计体
这次课程设计一个星期，刚知道课程设计的时候感觉题目很简单，应该花很少的时间就可以完成课程设计，感觉如果用汇编语言的话感觉程序会有点多，所以我决定用C语言编程，开始编程时，发现编程的时候就有些问题了。
要学会怎么用KEIL，然后把生成的HEX文档，把它加载到Proteus里的89c51芯片，使芯片能工作。
这次仿真要用到单片机种最重要的两个部分，外部中断和外部计时器，另外学会了如何驱动1602液晶显示器。
这次课程设计让我学会了怎么用C语言来编写程序以供单片机使用，对单片机中的外部中断还有一些P0，P1，P2口的使用，P0需要添加上拉电阻，对单片有了更加深入的了解，对Proteus，keil的使用更加熟练了。
实验中同样出现些问题，比如闹钟的设定以及K4功能的实现，还有延时功能的实现，所以要对单片机的执行程序需要的机器周期得完全了解清楚，用汇编语言容易计算所用的机器周期，用C语言的话就难些，这次课程设计使单片机能够实现定时闹钟的功能，实现了这次设计的要求。
这次课程设计让我更加认真的自己做了些以前想做想学的东西，并且认识到要多请教同学。
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,,98-118,185-198
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[3]陈明荧.89C51单片机课程设计实训教材.清华大学出版社,,102-118
[4]刘瑞新.单片机原理及应用教程.北京机械工业出版社,
[5]杨文龙.单片机原理及应用.西安电子科技大学出版社,
[6]董国增.单片机接口及应用实验和训练指导.北京机械工业出版社,
[7]付寿英，张登举，徐飞.单片机接口技术及在工业控制中的应用.陕西科学技术出版,
附录I电路原理图
附录II源程序代码
#include<>
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitkey1=P1^0;
sbitkey2=P1^1;
sbitkey3=P1^2;
sbitkey4=P1^3;
sbitlcden=P2^2;
sbitlcdrs=P2^0;
sbitlcdrw=P2^1;
sbitled=P2^4;
sbitsound=P2^5;
uinta,b,i,min,hour,minge,minshi,hourge,hourshi,amin,ahour,aminge,aminshi,ahourge,ahourshi,sec;
//unsignedcharcodex[]={0xFF,0xC7,0x83,0x01,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x07,0x0F,0x1F,0x3F,0x7F,0xFF,0xFF};
//unsignedcharcodez[]={0xFF,0xE3,0xC1,0x80,0x00,0x00,0x00,0x80,0xC0,0xE0,0xF0,0xF8,0xFC,0x7F,0xFF,0xFF};
ucharcodetable1[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'};
ucharcodetable2[]="Time:
00:
00";
ucharcodeAlarm_1[]="Alarm:
00:
00";
ucharcodenul[]="";
ucharnum1,num2;
voiddelay（unsignedintxms）//
{uinti,j;
for（i=xms;i>0;i--）
for（j=124;j>0;j--）;
}
voidwrite_com（ucharcom）//LCD命令控制
{delay（5）;
lcdrs=0;
P0=com;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidwrite_data（uchardate）//LCD数据控制
{
delay（5）;
lcdrs=1;
P0=date;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidtime（）
{
while
（1）
{
if（key1==0）
{delay（10）;
if（key1==0）
{
if（hour==23）//设置时间
hour=0;
else
hour++;
hourge=hour%10;
hourshi=hour/10;
write_com（0x0f）;
delay
（2）;
write_com（0x80+6）;
write_data（table1[hourge]）;
delay（5）;
write_com（0x80+5）;
delay
（2）;
write_data（table1[hourshi]）;
while（!
key1）;
//delay
（1）;
}
}
if（key2==0）
{
delay（10）;
if（key2==0）
{
if（min==59）//分钟设置
min=0;
else
min++;
minge=min%10;
minshi=min/10;
write_com（0x0f）;
write_com（0x80+9）;
write_data（table1[minge]）;
delay
（1）;
write_com（0x80+8）;
write_data（table1[minshi]）;
delay
（1）;
while（!
key2）;
}
}
if（key3==0）
{
delay（10）;
if（key3==0）
{
write_com（0x0c）;
TR1=1;
while（!
key3）;
break;
}
}
}
}
voidalarm（）
{
while
（1）
{
if（key1==0）
{
delay（10）;
if（key1==0）
{
if（ahour==24）
ahour=0;
else
ahour++;
ahourge=ahour%10;
ahourshi=ahour/10;
write_com（0x0f）;
//delay
（2）;
write_com（0x80+0x40+8）;
write_data（':
'）;
write_com（0x80+0x40+7）;
write_data（table1[ahourge]）;
delay
（1）;
write_com（0x80+0x40+6）;
//delay
（2）;
write_data（table1[ahourshi]）;
delay
（1）;
while（!
key1）;
}
}
if（key2==0）
{
delay（10）;
if（key2==0）
{
if（amin==59）
amin=0;
else
amin++;
aminge=amin%10;
aminshi=amin/10;
write_com（0x0f）;
//delay
（2）;
write_com（0x80+0x40+10）;
write_data（table1[aminge]）;
delay
（1）;
write_com（0x80+0x40+9）;
//delay
（2）;
write_data（table1[aminshi]）;
delay
（1）;
while（!
key2）;
}
}
if（key3==0）
{
delay（10）;
if（key3==0）
{
write_com（0x0c）;
write_com（0x80+0x40）;
for（i=0;i<11;i++）
write_data（nul[i]）;
while（!
key3）;
break;
}
}
}
}
voidkeyscan（）
{
if（key1==0）
{
delay（10）;
if（key1==0）
{
while（!
key1）;
time（）;
}
}
elseif（key2==0）
{
delay（10）;
if（key2==0）
{
while（!
key2）
{
ahourge=ahour%10;
ahourshi=ahour/10;
write_com（0x80+0x40+7）;
write_data（table1[ahourge]）;
delay（5）;
write_com（0x80+0x40+6）;
delay
（2）;
write_data（table1[ahourshi]）;
aminge=amin%10;
aminshi=amin/10;
write_com（0x80+0x40+10）;
write_data（table1[aminge]）;
delay（5）;
write_com（0x80+0x40+9）;
delay
（2）;
write_data（table1[aminshi]）;
write_com（0x80+0x40）;
for（i=0;i<11;++i）
write_data（Alarm_1[i]）;
}
write_com（0x80+0x40）;
for（i=0;i<11;i++）
write_data（nul[i]）;
}
}
elseif（key3==0）
{
delay（10）;
if（key3==0）
{
while（!
key3）;
ahourge=ahour%10;
ahourshi=ahour/10;
write_com（0x80+0x40+7）;
write_data（table1[ahourge]）;
delay（5）;
write_com（0x80+0x40+6）;
delay
（2）;
write_data（table1[ahourshi]）;
aminge=amin%10;
aminshi=amin/10;
write_com（0x80+0x40+10）;
write_data（table1[aminge]）;
delay（5）;
write_com（0x80+0x40+9）;
delay
（2）;
write_data（table1[aminshi]）;
write_com（0x80+0x40）;
for（i=0;i<11;++i）
write_data（Alarm_1[i]）;
alarm（）;
}
}
elseif（key4==0）
delay（5）;
if（key4==0）
{
while（!
key4）;
a=a+1;
if（a%2==0）
{
for（b=0;b<6;b++）
{
sound=~sound;
delay（200）;
}
sound=1;
}
elseif（a%2==1）
{
sound=0;
delay（300）;
sound=1;
delay（300）;
}
sound=1;
}
}
}
voidlcd_init（）
lcden=0;
lcdrw=0;
write_com（0x38）;
write_com（0x0c）;
write_com（0x06）;
write_com（0x01）;
delay
（2）;
write_com（0x80）;
for（i=0;i<16;i++）
{
write_data（table2[i]）;
delay
（1）;
}
}
voidinit（）
key1=1;key2=1;key3=1;key4=1;sec=0;a=0;sound=1;amin=1;
//led=1;
TMOD=0x11;
TH1=0x3C;
TL1=0xB0;
EA=1;
ET1=1;
TR1=1;
}
voidled1（）interrupt3
{
TH1=0x3C;
TL1=0xB0;
num1++;
num2++;
if（num1==10）
{
num1=0;
led=~led;
}
if（amin==min&&ahour==hour&&a%2==0）
sound=0;
}
voidmain（）
{
lcd_init（）;
init（）;
while
（1）
{
keyscan（）;
if（num2==20）
{
num2=0;
if（hour==23&&min==59&&sec==59）
{
hour=0;min=0;sec=0;
}
elseif（s
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