带温度显示的电子闹钟的设计.docx

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带温度显示的电子闹钟的设计

带温度显示的电子闹钟的设计

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带温度显示的电子闹钟的设计

专业：

电子信息工程班级：

电信051本姓名：

沈鸿淼指导老师:

吴晓飞

摘要本设计主要以AT89S52单片机为核心，由电源电路、单片机外围电路、按键电路、温度采集电路、显示电路、闹铃电路等组成。

采用八位共阴数码管显示时间，时间为24小时制。

闹铃电路采用+5V有源蜂鸣器做为报警提示音。

该设计接口简单、功耗低、性能高，解决了目前常用实时时钟占用单片机资源多的问题。

该设计具有时钟和闹铃以及温度显示功能，可以方便快速地设置时间和读取温度，可以在日常的生活工作中放心使用，具有很高的使用价值。

该设计经过测试,各项性能指标都能成功达到开始的设计的目标和要求.

关键词单片机时钟实时温度闹铃

ElectronicalarmclockDesignwithTemperaturedisplay

Profession：

ElectronicinformationengineeringClass:

D051Name:

ShenhongmiaoInstructor：

WuXiaofei

Abstract　MainlyinthedesignofsinglechipAT89S52asthecore，bythepowercircuit,single—chipperipheralcircuits，keycircuit，displaycircuit,alarmcircuit,digitalcontrolchipdrivercircuitcomposedoftheelection.Powercircuitusingthree-terminalvoltageregulator7805.Yangusedatotalofsixdigitaldisplayoftime，timeforthe24-hourclock。

+5Valarmcircuitasanactivealarmbuzzersound.Thedesigninterfaceissimple，low-power,high—performance，solvecommonreal-timeclockofthecurrentoccupationoftheproblemofsingle—chipresources。

Thedesignhasaclockandalarmfunction,youcanquicklyandeasilysetthetime,day-to-daylifecanbeassuredthattheuseoftheworkofhighvalue.Thedesignhasbeentested,theperformanceindexcanbesuccessfullymetbythebeginningofthedesignobjectivesandrequirements文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理，来源于网络

KeywordMicrocontrollerclockdisplaytube

引言

从古代的滴漏更鼓到近代的机械钟，从电子表到目前的数字时钟，为了准确的测量和记录时间，人们一直在努力改进着计时工具。

钟表的数字化，大力推动了计时的精确性和可靠性。

20世纪末，电子技术获得了飞速的发展,在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快.

时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间.忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。

但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。

单片机自1976年由Intel公司推出MCS—48开始，迄今已有二十多年了。

由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为"。

单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域［1]。

单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

电子闹钟在科学技术高度发展的今天,千家万户都少不了它，所以很多家庭个人都需要有一个电子闹钟，为人们提供报时方便.

本文给出了一种AT89S52电子闹钟设计方法，具有设定时间和闹钟以及显示温度的功能，从而给人们带来更为方便的工作与生活.

第一章概述

1.1电子闹钟发展趋势

现代的快节奏生活给人们的精神上带来了很大压力.如何排解或缓解这些压力已经成为很多人关心的问题。

单片机电子闹钟是具有发展前景的闹钟创新性的系统，它代表了时代的发展趋势。

2007年,无论从国内外行业发展趋势,还是从闹钟市场准入的要求来看,节能、环保、创新都已成为中国家电企业无法回避的大问题。

在原材料价格不断上涨、下游渠道商实力膨胀、价格战越来越激烈、行业利润日趋微薄的背景下，日前，中国的电子闹钟在节能化、环保化、创新型转变过程中,正进行新一轮闹钟赛跑。

目前,国内专业51系列单片机电子闹钟厂家的数量正在迅速增长。

51系列单片机电子闹钟市场在未来的三五年内会高速增长，新技术、新产品也会不断出现并投入应用。

1。

2选题意义

电子闹钟已经是现代生活中经常用到的工具之一，传统的电子闹钟只是机械控制,另外，体积也很大，又不美观也不实用.而现在我设计的电子闹钟是用单片机做的。

能够显示温度，能随意设定走时起始时间，也能指示秒节奏,即秒指示.只要简单的设置好后，它就能按照主人的意思，定时的把你闹醒!

也能给人们的生活带来方便.

第二章方案论证与总体设计

2。

1设计目标

1．显示时间的功能。

按下“T0"按键，此时进入时间调整状态，可以用“T0”按键改变位，用“T1”按键改变数字，设置完后,再一次按下“T0”按键，电子闹钟就开始工作了。

2．复位电路的功能。

若想设置闹铃，应先按下复位按键，然后长时间按下”设置”按键，第一个数码管会显示”C”,然后变为”00-00—00”，此时进入闹铃设置状态。

3．显示温度的功能。

一上电先用后三个数码管显示采集到的温度,按一下切换键，可切换到时钟显示部分。

4。

闹铃功能

设置好闹铃时间后，能按设置好的时间准时闹铃。

2。

2总体设计

本课题设计并制作了带温度显示的电子闹钟，主要包括按键电路，数码显示电路，单片机工作电路，外接电源以及发音电路几个模块.整个系统的原理框图如图2—1所示。

图2-1系统原理框图

工作原理:

用5V电源供电,上电后,数码管显示及时温度，如需要设定闹钟，则长按T0键,待数码管显示P时，再长按T0键，待数码管由P变成C时，按T1键设定闹钟，设置完成后按T0键。

如不需要设定闹钟，长按T0键，数码管显示为P时,按T1设定时间.闹钟时间到后,由蜂鸣器提示,然后按复位键停止闹铃.

第三章控制系统硬件结构设计

3。

1硬件系统设计原则

一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容：

一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O口、定时/计数器、中断系统等容量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择合适的芯片，设计相应的电路。

二是系统配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。

在本系统中，AT89S52单片机内部的功能单元已经能够满足系统设计需要,不需系统扩展。

按系统功能需求,需要配置固定键盘、LED显示、EEPROM存储器等［1］。

3。

2数码管显示电路的设计

本设计采用数码管显示方式。

数码管作为一种主动显示器件，具有亮度高、价格便宜等优点,而且市场上也有专门的时钟显示组合数码管。

用数码管作为显示器.数码管的驱动电路简单，使用方便，如果选择了此方案，那么在夜间看时间的时候就不需要有光源,非常方便.其缺点是功耗较大.由于数码管使用起来较为方便，在夜间看时间也很方便,因此我们选择了数码管作为显示器。

3。

3复位电路

目前为止，单片机复位电路主要有四种类型：

（1）微分型复位电路；

（2）积分型复位电路;（3）比较器型复位电路；（4）看门狗型复位电路。

本设计采用手动按键复位,具体原理图如下图3—1所示。

图3—1复位电路

Pin9:

RESET/Vpd复位信号复用脚，当AT89S52通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现时钟周期高电平，系统即初始复位。

手动开关复位只要按下开关按钮，倒相器即输出高电平，复位有效。

3.4按键电路

考虑到电路不需要复杂性,因而设计成3个按键,一个为复位,其它2个为按数字时间的按键和确定设好的时间确定后。

2个按键分别要接AT89S52的P3.4和P3.5端。

电路如图3—2所示。

图3—2按键电路

若想设置闹铃，应先按下复位按键，然后长时间按下T0按键，第一个数码管会显示”C”,然后变为”00—00-00”，此时进入闹铃设置状态，设置方法跟上面一样,闹铃设置完后，下一步要设置当前时间，调整方法跳到第一步。

在复位后的待机状态下,用于启动设定时间参数（对时或定闹）;在设定时间参数状态而且不是设定最低位（即分个位）的状态下，用于结束当前位的设定，当前设定位下移;在设定最低位（分个位）的状态下，用于结束本次时间设定。

T1键，用于对当前设定位（编辑位）进行加1操作，根据正在编辑的当前位的含义（时十位、时个位、分十位、分个位）自动进行数据的上限和下限判断。

3.5小结

本章详细叙述了带温度显示的电子闹钟的硬件电路的结构,分析了各个硬件电路的工作原理。

在设计硬件电路的同时，充分考虑将软件和硬件结合起来，发挥单片机的智能化优势。

简化硬件电路的设计，提高硬件电路的可靠性和稳定性。

第四章控制系统软件设计

软件是整个控制系统设计的核心，它具有充分的灵活性，可以根据系统的要求而变化。

在硬件结构一定的情况下，只要改变软件就能实现一些不同的功能.单片机所具有的智能功能要由软件来完成。

在本设计中，软件结构采用模块化设计方法，将遥控接收器所要完成的功能分别编写和调试。

所有模块调试成功以后,将各个模块连接构成单片机软件系统。

这样的设计有利于程序代码的优化，而且便于设计、调试和维护。

4.1应用软件设计原则

应用系统中的应用软件是根据系统功能要求设计的,应可靠实现系统的各种功能。

在本设计中，软件设计要力求做到以下几点:

1．软件结构清晰,简捷，流程合理.

2．各功能程序实现模块化，子程序化。

这样，即便于调试、链接，又便于移植、修改。

3．程序存储区,数据存储区要合理规划，既能节约内存容量，又使操作方便。

4．运行状态实现标志化管理.各个功能程序运行状态，运行结果以及运行要求都要设置状态标志以便查询，程序的转移、运行、控制都可通过状态标志条件来控制。

4。

2系统软件的设计

系统软件的设计方法与硬件设计的方法是相同的，也是根据系统的各个功能，划分成各个子模块,分别对每个模块来进行设计，然后在通过各个模块之间的调用来实现整个系统的功能。

系统软件部分的设计模块有：

按键电路的软件设计、复位电路的软件设计、显示电路的软件设计共3个模块。

系统软件功能：

（1）检测按键功能。

当系统检测到某个按键被按下时，转到相应子程序处理，可实现校时、设定闹铃时间的功能。

（2）显示功能.系统通过调用显示子程序，可将显示缓冲区里的内容通过动态扫描方式输出到数码管显示器.

（3）计时功能。

系统通过中断和软件计数器可产生秒信号。

每到1s，系统将会调整时间存储单元的内容，从而实现计时功能。

（4）比较功能。

每当秒存储单元的内容为0时，系统通过调用比较子程序可判断当前时间是否符合闹铃条件，若符合，则调用发音子程序使蜂鸣器发出闹铃声音。

（5）设定功能。

系统进入设定状态后，可通过按“设定"键改变闪亮位位置和按“+”或“-”键来加1或减1闪亮位内容，从而达到报时和设定闹铃时间的目的。

软件设计主程序流程图如图4—1所示.

图4—1主程序流程图

系统功能及使用方法：

系统上电后，自动进入时钟状态。

若在此时按下“设定”键，显示器上将出现闪亮位,再按“+"或“-”则可以加或减闪亮位内容，修改完一位后再按“设定"可改变闪亮位位置继续修改下一位。

修改完成后按“确定”键即可退出设定状态进入正常显示时钟状态。

在正常显示时钟状态时按下“闹钟”键可进入闹钟状态，此时按“+”或“—”可上下翻动闹钟表;按“设定”键可修改当前显示的闹钟时间,修改方法与修改时钟相同。

在查看闹钟表状态下按“闹钟”键可以开/关当前显示的闹钟时间，当显示器第5位显示“-”时表示闹铃已开。

按“时钟”键返回正常显示时钟状态.若想设置闹铃,应先按下复位按键，然后长时间按下”设置"按键，第一个数码管会显示"C",然后变为”00—00-00”，此时进入闹铃设置状态，设置方法跟上面一样,闹铃设置完后，下一步要设置当前时间，调整方法跳到第一步。

这样设置好后，她就能按照主人的意思,定时的把你闹醒啦!

我们先了解简易闹钟的设计方法,并自己动手设计电路和编写实现闹钟功能的程序。

简易闹钟要实现以下功能:

1。

能正确显示闹钟的走时；2.可以进行当前时间的设置；3。

可以设置闹钟时间，并在时间到时发出响声［6］.

设计中,我们利用仪器中所提供的以上提到的芯片和软件编程结合的思路。

本设计的软件编程由四部分构成，下面将对照程序的构成来阐述我们组对简易闹钟的方案设计，具体设计方案如下：

（一）在主程序中，填写中断向量表,然后通过更新时间的子程序完成时间跳变的功能，待到新的时间判断是否到达设定的闹钟的时间，如果是,则启动扬声器;如果否，则继续进行显示时间。

（二）闹钟的时间是变化的，在更新时间的子程序中，首先判断更改后的秒数是否小于10，如果是，则返回主程序；如果否，则秒的个位跳变成0，秒的十位加一；再次判断秒的十位，过程同判断秒的个位相同.（三）简易闹钟最重要的功能就是“It'stimetodosomething!

”在这部分,主要要考虑的也是判断当前时间是不是设定的闹钟时间。

如果跳变后的时间的四位完完全全的和设定的闹钟时间相同，则扬声器应该响起,提示闹钟的主人“Timeisup！

”从闹钟的分钟的十位开始依次判断，如果前一个闹钟位的显示与设定的闹钟时间对应位相同,则转入判断下一位;如果不相同，则返回主程序。

都判断后，如果都相同,则设置启动闹钟的对应位为1，启动扬声器。

（四）在显示时间的子程序中，时间从0，0，0，0开始显示。

四位数字的显示各由一段程序完成。

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在各个模块的软件设计完成后，便可以对整个系统进行整体的软件设计.其根本的设计思路是通过设置一些联系信号,把原本功能独立的各个模块联结在一起，从而实现整体系统的功能。

4.3电子闹钟设计步骤

1.选择工作方式，计算初值；

2.采用中断方式进行溢出次数累计；

3。

从秒——分-—时的计时是通过累加和数值比较实现的；

4。

时钟显示缓冲区:

时钟时间在方位数码管上进行显示，为此在内部RAM中要设置显示缓冲区，共6个地址单元。

显示缓冲区从左到右依次存放时、分、秒数值；

5.主程序：

主要进行定时器/计数器的初始化编程，然后反复调用显示子程序的方法等待中断的到来;

6.中断服务程序：

进行计时操作；

7.加1子程序:

用于完成对时、分、秒的加操作，中断服务程序在秒、分、时加1时共有三种条调用加1子程序，包括三项内容：

合字、加1并进行十进制调整、分字；

8。

闹铃子程序:

用于定时闹铃.

4．4小结

本章详细叙述了系统软件结构.软件是整个控制器的重要组成部分，设计的好坏关系到系统的性能.在控制器的软件设计中,采用汇编语言设计程序，编程、调试方便。

第五章调试

整个系统调试的主要思想是：

先每个模块进行调试，然后整个系统一起调试。

先软硬件分开调试,然后一起调试。

遵循先部分后整体的原则。

5．1硬件调试

拿到印制板后，首先应该对照自己所画的印制板图进行比对，是否有短路的或短路的情况，因为有时候可能会出现腐蚀不好的情况。

把跳线焊上去，用万用表测试下是否全部连接。

印制板检查无误后,按照原理图把电源部分的各元器件焊上去，注意电容的极性.

5．2软件调试

在调试的整个过程中程序编译没有出现大的问题，但是连接时出错。

5．3软硬件联调

仿真是采用Proteus仿真软件进行调试，Proteus具有以下特点：

1.速度快。

程序修改、编译后马上就可以看到效果，不需要拔片、写片、插片这些过程，提高实验效率。

2。

方便直观形象.硬件电路随时可进行更改,教学演示非常容易。

3.不受时间和空间的限制，可自主设计和验证方案,有利于系统、科学、有效地培养科研工作者的专业实践能力及创新能力。

采用模块来调试，分别进行仿真。

仿真成功以后，再在板上调试，调试步骤如下:

1。

将汇编源程序编译成目标文件即HEX文件，再用编程器将HEX文件写入AT89S52芯片。

2。

复位按键处理,看系统能否正确进行复位.

3.用示波器看单片机能不能跑起来。

4.按键测试数码管显示是否正确。

5.综合上述调试过程，发现数码管显示到闹铃和温度显示所有工作正常.基本符合任务书的要求。

结论

本次毕业设计综合运用大学所学过的专业课、专业基础课、专业选修课,是对大学四年所学的知识的一次重要总结也是重大考验。

经过查资料、选方案、设计电路、画原理图、PCB布线、制板、焊接、编程、调试、撰写设计报告,使我得到了一次较全面的工程实践训练。

从而进一步巩固专业知识,学会正确运用所学知识、查阅有关资料及手册的方法。

理论联系实际，培养了良好的思维习惯，提高独立思考和解决问题的能力，提高和培养创新能力，为本专业工作打下基础。

当然也看到自己的不足之处：

（1）．理论知识水平不够，需要不断的完善自己；

（2）．外语水平有待提高；

（3）．印制板布局布线方面应该加强，应该多接触点实际的东西。

通过这次的毕业设计，我知道了一件产品从设计到最后的成品，中间的过程不是那么容易，不是那么顺利的，只有分好几个模块，一步一步去解决，最后几个模块结合在一起，再去调整，直到符合设计要求为止。

过程往往比结果更重要，所以在以后的工作岗位上，我要注重过程，注重了过程也就是说端正了态度，一步一步地解决问题,只要用心就可以了。

参考文献

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电子工程师,2006，（02）

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CommunicationNetworks:

FundamentalConceptsandKeyArchitectures.PrenticeHall，2006.

致谢

在毕业设计完成之际,我要感谢各位老师这四年来对我的教导，四年里的所取得的荣誉是和你们分不开的。

谢谢!

同时我要特别感谢我的指导老师吴老师，在我进行毕业设计的这段时间里，吴老师对我指导了好多，时常问我下设计中遇到的问题，并帮助我解决问题,在此向吴老师致以最诚挚的感谢和最崇高的敬意!

附录一源程序

；;；;；;;;定义变量；;;;；;；;；

S1EQUP3。

4;按键

JIAEQUP3.5

SECLEQU25H；各个显示单元

SECHEQU26H

HENGXIANEQU27H

MINULEQU28H

MINUHEQU29H

HENGEQU2AH

HOURLEQU2BH

HOURHEQU2CH

SECONDEQU2DH；秒变量单位

COUNTEQU2EH;溢出中断计数器

SETFLAGEQU20H

HHBIT01H；移位时用到的单元

HLBIT02H

MHBIT03H

MLBIT04H

WARNSLEQU10H

WARNSHEQU11H

WARNMLEQU13H;报警分低位

WARNMHEQU14H;报警分高位

WARNHLEQU16H；报警时低位

WARNHHEQU17H；报警时高位

；WARNCNTEQU37H；已设定闹铃时间标志

TEMPER_LEQU59H

TEMPER_HEQU58H

FLAG1EQU68H;是否检测到DS18B20标志位

A_BITEQU50H；数码管个位数存放内存位置

B_BITEQU51H；数码管十位数存放内存位置

XSEQU60H

WARNINGBIT0CH;闹铃标志

WARNSETTEDBIT0DH;已设定闹铃时间标志

；;;；；；;误差修正;；;；;;;;；;;;;;；

;TFIXBIT0EH;开始修正标志

；