定时闹钟单片机课程设计.docx
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定时闹钟单片机课程设计
定时闹钟—单片机课程设计
课程设计
设计题目：
基于单片机的定时闹钟
院系：
电气工程
专业：
电子信息工程
年级：
姓名：
指导教师：
年月日
课程设计任务书
专业电子信息工程姓名学号
开题日期：
2014年月日完成日期：
2014年12月日
题目基于单片机的定时闹钟
一、设计的目的
本次电子课程设计是一个基于单片机的定时闹钟，其主要的目的是为了学习和巩固单片机知识，使对已学过的基础知识能有更深入的理解，对所学的知识能够达到学以致用，此外还对汇编语言进行复习。
总的来说，课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题的能力。
综合以上因素，结合自身的实际情况我选择了在生活中应用广泛，同时对人们的生活，学习，工作占重要地位的闹钟。
二、设计的内容及要求
本课程设计以AT89C51芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个结构简单，功能齐全的电子时钟。
硬件方面，基于单片机结合时钟电路，按键电路等设计电路，其中设置了四个按键实现了对时间的调整，这四个按键有两种功能，这也是设计过程中的一个难点。
软件方面采用C语言编程。
整个电子钟系统能完成时间的显示、调时、校时和三组定时闹钟的功能。
然后，使用Keil单片机模拟调试软件，测试程序的可行性并用Proteus进行仿真，最后得到仿真结果，验证是否达到设计的要求和效果。
三、指导教师评语
四、成绩
指导教师（签章）
年月日
一．设计方案及介绍
1.设计方案：
本课程设计的定时闹钟是以单片机以及外围接口电路为核心，再加上相关的外围电路，结合汇编语言设计的程序来实现的，有功能多，精确度高等特点，实现起来也比较简单。
2.设计介绍：
（1）时钟是将小时、分钟、秒钟显示于人的肉眼的计时装置，此次课程设计的LCD电子定时闹钟是基于单片机的数字电路实现对时、分、秒的数字显示的数字计时装置,它的计时周期为比较习惯的24小时制，此外应有校时功能和一些显示日期、闹钟等附加功能。
（2）定时闹钟采用AT89C51芯片，用C语言进行编程，在电路中通过对按键K1，K2，K3，K4进行相关设置，最后所设置的定时时间到是通过喇叭发出提示。
（3）字符型LCD（16*2）显示器显示格式“时时：
分分”
由LED闪动来做为秒计数表示，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”，设置按键K1-K4动作如下：
K1——设置现在的时间；
K2——显示闹钟设置的时间；
K3——设置闹铃的时间；
K4——闹铃ON/OFF的状态设置，设置ON时连续三次发出“哗”的一声，off置为“哗”的一声。
设置当前时间或闹铃时间如下：
K1——时的调整；
K2——分的调整；
K3——设置完成；
K4---闹铃时间到时，发出一阵声响，按下本键可停止声响。
二．硬件设计
1.ＡＴ８９Ｃ５１单片机简介：
电子课程设计电子课程设计电子
AT89C51芯片采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2到4个时钟周期，集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目和电路板面积并降低系统的成本。
AT89C51芯片内部主要有以下部件：
8031CPU、振荡电路、总线控制部件、中断控制部件、片内Flash存储器、并行I/O接口、定时器和串行I/O接口。
电子课程设计电子课程设计电子
电子课程设计电子课程设计电子
电子课程设计电子课程设计电子
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2.时钟电路：
结合时钟方式内部方式和外部方式的特点进行分析。
内部方式就是在单片机的XTAL1和XTAL2两引脚外接晶振，就构成了自激振荡器在单片机内部产生时钟脉冲信号，外部方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内部。
最后选择内部方式，即在单片机的XTAL1和XTAL2两引脚外接晶振，就构成了自激振荡器在单片机内部产生时钟脉冲信号，如图所示：
电子课程设计电子课程设计电子喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
电子课程设计电子课程设计电子喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
电子课程设计电子课程设计电子喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
电子课程设计电子课程设计电子喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
电子课程设计电子课程设计电子喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
电子课程设计电子课程设计电子喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
电子课程设计电子课程设计电子喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
电子课程设计电子课程设计电子
电子课程设计电子课程设计电子
电子课程设计电子课程设计电子
电子课程设计电子课程设计电子
电子课程设计电子课程设计电子
时钟电路
3.按键电路
（1）
独立按键：
（2）按键电路：
4.ＬＣＤ显示
考虑到ＬＣＤ比ＬＥＤ效果更直观，且经久耐用，性能指标高，故采用ＬＣＤ显示
5.喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时时间发出提示。
喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
喇叭：
由Ｐ２.４控制，使得它能在定时
6.电路图
基于以上分析整理已经各部分的有机组成，最后完成电路图，硬件部分大致完成。
如下所示：
注：
K1-设置现在时间和调整小时
K2-设置现在时间分钟和闹铃时间分钟
K3-设置闹铃时间和设置现在时间完成
K4-闹铃响后切断电源
三．软件
1.软件设计思路：
设计的程序最终的目的是要实现时间显示，定时的显示，开关实现校时以及闹钟的功能。
根据要实现的功能，又要避免了一些函数的不必要的重复，使程序变得单间易懂，软件设计程序部分主要采用程序结构的模块化来优化设计。
在执行程序时，主程序要须通过调用子函数就可完成相应的功能。
其中主芯片：
P0.0-P0.7输出数据到LCD数据总线；
P1.0-P1.3输入外部控制信号；
P2.0-P2.2输出LCD控制信号；
P2.3输出LED-Right灯显示秒；
P2.4输出声音信号；
XTAL1、XTAL2输出内部时钟电路（即晶振电路）。
2.
主体思路流程图:
3.电子闹钟的主程序流程图，如图所示：
4.程序初始化
在系统开始上电时，需要首先初始化液晶：
voidTimeInit（）
{
write_com（0x01）;//初始化1602液晶
write_com（0x80）;//设置现实初始坐标
for（num=0;num<9;num++）//显示年月日
{
write_date（table[num]）;
delay（5）;
}
write_com（0x80+0x40+6）;//写出时间显示部分的两个冒号
write_date（':
'）;
delay（5）;
write_com（0x80+0x40+9）;
write_date（':
'）;
delay（5）;
write_sfm（4,shi）;//分别送去液晶显示
write_com（0x80+0x40+4）;
write_sfm（7,fen）;
write_com（0x80+0x40+7）;
write_sfm（10,miao）;
write_com（0x80+0x40+10）
5.实现闹钟
1）实现闹钟涉及到两方面：
a）闹钟时间的设定；
b）是否响应闹钟判别以及相应的处理。
2）关键：
判别什么时候进行闹铃。
3）闹钟判别的条件：
当时十/个位、分十/个位中任意一位发生改变（即进位）时，就必须进行闹铃判别。
4）判别处理的流程图：
四．仿真结果
1.程序清单
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
uintmiao,fen,fen1,shi,shi1,flag1,flag2,flag3,aa,K1num,K2num,K3num,K4num,N;//K1num-K1按键被按下的标记变量,K2num-K2按键被按下的标记变量,K3num=0-K3按键被按下的标记变量
ucharcodetable[]="TIMINGCLOCK";//定义初始上电时液晶默认显示状态
sbitK1=P1^0;//四个按键
sbitK2=P1^1;
sbitK3=P1^2;
sbitK4=P1^3;
sbitrs=P2^0;
sbitlcden=P2^2;
sbitled=P2^3;//发光二极管控制端
sbitbeep=P2^4;//蜂鸣器控制端
sbitrelay=P2^5;//继电器控制端
voiddelay（uintz）//延时函数
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidwrite_com（ucharcom）//液晶写命令函数
{
rs=0;
lcden=0;
P0=com;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidwrite_date（uchardate）//液晶写数据函数
{
rs=1;
lcden=0;
P0=date;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidwrite_sfm（ucharadd,uchardate）//液晶写时分秒函数
{
ucharshi,ge;
shi=date/10;
ge=date%10;
write_com（0x80+0x40+add）;
write_date（0x30+shi）;
write_date（0x30+ge）;
}
voidinit（）//初始化函数
{
uintnum;//写液晶的循环控制变量
aa=0;//中断次数标志
K1num=0;//K1按键被按下的标记变量
K2num=0;//K2按键被按下的标记变量
K3num=0;//K3按键被按下的标记变量
K4num=0;
flag1=1;//控制lcd屏刷新的变量
flag2=1;//控制闹钟响闹和继电器开启关闭的标记
flag3=1;//控制闹钟响起时，按下K4停止闹钟响闹的标记
led=1;//发光二极管初始化
relay=0;//继电器初始化
N=100;//系统启动时，闹钟时间到发出的声音为连续三次发出“哗”的一声
miao=0;//系统初始化时间
fen=0;
shi=0;
fen1=1;//初始化闹钟的时间
shi1=0;
beep=0;//蜂鸣器初始化
lcden=0;//液晶使能端初始化
write_com（0x38）;//1602液晶初始化，设置16*2显示。
5*7点阵，8位数据接口
write_com（0x0c）;//设置开显示，不显示光标
write_com（0x06）;//写一个字符后地址指针自动加1
write_com（0x01）;//显示清0，数据指针清0
write_com（0x80）;//将数据指针定位到第一行，第一个字处
for（num=0;num<15;num++）//显示闹钟标示：
TIMINGCLOCK
{
write_date（table[num]）;
delay（10）;
}
write_com（0x80+0x40+7）;//写出时间显示部分的两个冒号
write_date（':
'）;
write_sfm（8,fen）;//送去液晶显示秒，分，时
write_sfm（5,shi）;
TMOD=0x01;//设置定时器0为工作方式1
TH0=（65536-50000）/256;//定时器装初值
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;//开总中断
ET0=1;//开定时器0中断
TR0=1;//启动定时器0
}
voidkeyscan（）//键盘扫描函数
{
if（K1==0&&K3num==0）//判断K1按下,按下前没有按下K3键，则开始修改时间
{
delay（5）;
if（K1==0&&K1num==0）
{
K1num=1;
while（!
K1）//判断是否松开按键，后同
if（K1num==1）
{
TR0=0;//关闭计数器0
write_com（0x80+0x40+9）;//第一次按下光标定位到分钟位置
write_com（0x0f）;//光标开始闪烁
}
}
}
if（K3==0&&K3num==0&&K1num==0）//判断K3首次被按下，则设置闹钟
{
delay（5）;//延时消抖，后同
if（K3==0）
{
flag1=0;
write_com（0x80+0x40+9）;//第一次按下光标定位到分钟位置
while（!
K3）;
K3num=1;
write_sfm（8,fen1）;//送去液晶显示定时的分，时
write_sfm（5,shi1）;
write_com（0x0f）;//光标开始闪烁
write_com（0x80+0x40+9）;//显示位置回到调节处
}
}
if（K1==0&&K1num==1）//判断K1按下,修改系统时间的小时
{
delay（5）;
if（K1==0）
{
write_com（0x80+0x40+6）;//光标定位到小时位置
K1num=1;//置K1num=1
while（!
K1）;
shi++;//则调整时加1
if（shi==24）shi=0;//若满24后将清零
write_sfm（5,shi）;//每调节一次送液晶显示一下
write_com（0x80+0x40+6）;//显示位置重新回到调节处
}
}
if（K2==0&&K1num==1）//判K2按下,修改系统时间的分钟
{
delay（5）;
if（K2==0）
{
write_com（0x80+0x40+9）;//光标定位到分钟位置
K1num=1;
while（!
K2）;
fen++;//则调整分加1
if（fen==60）fen=0;//若满60后将清零
write_sfm（8,fen）;//每调节一次送液晶显示一下
write_com（0x80+0x40+9）;//显示位置重新回到调节处
}
}
if（K1num==1||K3num==1）//当设置时间或闹钟时，K3被按下设置完成。
{
if（K3==0）//判断K3按下
{
delay（5）;
if（K3==0）
{
K1num=0;
K3num=0;
while（!
K3）;
write_com（0x0c）;//取消光标闪
TR0=1;//启动定时器使时钟开始走
flag1=1;//flag=1.则修改系统时间时液晶显示的系统时间值，flag=0，则为修改闹钟时间时，屏幕显示的是修改闹钟时间的值
write_sfm（8,fen）;//送去液晶显示分，时
write_sfm（5,shi）;
}
}
}
if（K2==0&&K1num==0&&K3num==0）//K2被按下时显示定时时间
{
delay（5）;
if（K2==0）
{
write_sfm（8,fen1）;//送去液晶显示定时的分，时
write_sfm（5,shi1）;
while（!
K2）;
write_sfm（8,fen）;//K2松开显示当前时间
write_sfm（5,shi）;
}
}
if（K1==0&&K3num==1）//修改小时，判断K1键按下，K3num=1,表示K3按键按下，则此时修改的是闹钟时间的小时
{
delay（5）;
if（K1==0）
{
write_com（0x80+0x40+6）;//光标定位到小时位置
K3num=1;
while（!
K1）;
shi1++;//则调整定时的时加1
if（shi1==24）//若满24后将清零
shi1=0;
write_sfm（5,shi1）;//每调节一次送液晶显示一下
write_com（0x80+0x40+6）;//显示位置重新回到调节处
}
}
if（K2==0&&K3num==1）//卸螷2按下，修改闹钟时间的分钟
{
delay（5）;
if（K2==0）
{
write_com（0x80+0x40+9）;//光标定位到分钟位置
K3num=1;
while（!
K2）;
fen1++;//则调整分加1
if（fen1==60）//若满60后将清零
fen1=0;
write_sfm（8,fen1）;//每调节一次送液晶显示一下
write_com（0x80+0x40+9）;//显示位置重新回到调节处
}
}
if（K4==0&&flag3==0）//当闹钟响起时，按下K4停止响闹,当闹钟响起时候flag3置为1
{
delay（5）;
if（K4==0）
{
flag2=0;
flag3=1;//此处需置flag3为1，否则闹钟没有响起的时候按下K4键，程序会执行此句
}
}
if（K4==0&&flag3==1&&K4num==0）//K4按下设置闹钟的状态为ON或OFF，flag3=1,表示闹钟此时没响起。
K4num==0，表示此时为ON状态。
{
delay（5）;
{
K4num=1;
}
}
if（K4==0&&flag3==1&&K4num==1）//K4按下设置闹钟的状态为ON或OFF，flag3=1,表示闹钟此时没响起。
K4num==1，表示此时为OFF状态。
{
delay（5）;
{
K4num=0;
}
}
}
voidclock（）//闹钟函数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?
{
if（（fen==fen1）&&（shi==shi1）&&（flag2==1）&&（K4num==0））//闹钟的响闹控制
{
beep=1;//此时闹钟响起，连续三次发出哗的一声
relay=1;//闹钟时间到，则继电器启动
flag3=0;//置flag3=0，表示此时闹钟响起，按下K4键执行停止闹钟响闹语句
delay（100）;//这些语句是为了使闹钟响起时，发出连续三次哗的声音
beep=0;
delay（100）;
beep=1;
delay（100）;
beep=0;
delay（100）;
beep=1;
delay（100）;
beep=0;
delay（300）;
}
elseif（（fen==fen1）&&（shi==shi1）&&（flag2==1）&&（K4num==1））//闹钟的响闹控制
{
beep=1;//此时闹钟响起，发出哗的一声
relay=1;//闹钟时间到，则继电器启动
flag3=0;//置flag3=0，表示此时闹钟响起，按下K4键执行停止闹钟响闹语句
}
else
{
beep=0;
relay=0;
}
}
voidmain（）//主函数
{
init（）;//初始化子程序
while
（1）
{
keyscan（）;
clock（）;
}
}
voidtime0（）interrupt1//定时器0中断服务程序
{
TH0=（65536-50000）/256;//定时器重新装入数值
TL0=（65536-50000）%256;
aa++;//中断次数累加
if（aa==20）//20次50毫秒为1秒
{
aa=0;
miao++;
led=~led;
if（miao==60）
{
miao=0;
fen++;
flag2=1;//闹钟响起时按下K4键闹钟关闭，此处应重置该变量，使下一次闹钟时间来到时，闹钟仍然可以响起
if（fen==60）
{
fen=0;
shi++;
if（shi==24）
{
shi=0;
}
if（flag1==1）
{write_sfm（5,shi）;}//小时发生变化则立即吸入屏幕显示
}
if（flag1==1）
{write_sfm（8,fen）;}//分钟发生变化则立即吸入屏幕显示
}
}
}
2.软件调试结果
由软件调试结果看得，软件部分无错误，在此基础上可利用ISIS进行下一步的仿真。
3.仿真结果验证
步骤：
使用ISIS软件将电路图打开，然后点击左下方的仿真开始按钮，进行仿真。
设置现在的时间。
按下K1，调整现在小时，按下K2，调整分钟，直至调整到现在时间，然后按下K3设置成功，例如02:
03。
再次按下K3进
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