单片机课程设计定时闹钟docx.docx

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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，也可以采用单片机來完成。

LCD显示“时”，“分”，LED闪动來做秒计数，定时时间到能发出警报声或考启动继电器，从而控制电器的启停。

现在是Fl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，达到白动运行的目的，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來进行定时，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液晶显示器來显示现在的时间。

（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闪动來做秒计数表示。

（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0N/0FF的状态设置，设置为0\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“Alann:

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aAlarm:

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

3.1AT89C51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ATS9C5LAT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPER0M—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CM0S8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，与匚业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由丁将多功能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TTLH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口将输岀电流（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

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INTO（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（记吋器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/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岀的脉冲或用丁•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，该引脚被略微竝髙。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

PSEN：

外部程丿芋存储器的选通信号。

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保持低电半时，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）O

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

來自反向振荡器的输出。

U2

AT89C51

图2AT89C51引脚图

3.21602LCD液晶显示器

LM016L

LCD1

色冒蛍翌菽285S83S8S

卜卜1・

MMZ

00卜|且|二

图3LCD1602引脚图

功能说明

7疗节LCD的引鸭進义

引押号

电平

输入，输辻I

作用

1

#55

2

uce

电刖叩

3

Wee

对比讽整唱压

*

RS

■入I

S

R/W

B/1

11入

A向“0埒入福今衣数祸"从“叭实取僧思

4

€

4入

便能信号J

治朋?

昭令

1

bP・

首入冷出

铁退（量低位》

•

DB1

输入命出

敖据^linel

9

DB2

綸入*箱出

費基总线“22

10

D83

a/1

输入/辑出

11

DBb

»/!

箱入"fi出

12

DBS

B/1

输入"输岀

数据总线

13

DB6

9H

希入爲出

铁世总经人讪“

“

DB7

B/1

镣入，输出

魏据总线“n°7（最高位）

15

A

♦毗

LC惰朮电i療正極

16

K

接地

LCD背光电擦旬极

图1LCD引脚图说明

第1脚：

VSS为地电源。

第2脚：

VDD接5V正屯源。

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，高电半时选择数据寄存器、低电半时选择指令寄存器。

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端由髙电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7〜14脚：

DO〜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。

3.3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锥盘

三、流程图绘制以及说明

主程序开始

本次课程设计实验程序中，用单片机的外部中断定时器來计时，然后通过來判断计时器和闹铃时间來使闹铃响，通过对单片机的一些端口进行扫描來判断时分秒的调整，选择计时器调时还是定时闹钟的调时以及是否闹铃。

程斥流程图

初始化变鼠

初始化LCD

L_l

ZS

初始化计时器，初始化闹铃

打描显示器更新时间数据,闹钟时间是不是到了？

ft

是否按下5个按键

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

Y

1Cz*-i>

line-00：

09

虽饉翌套山計EE器芝占

■1■■■■■IhI■la1■■■1

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卄卅计|特制:

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图1显示器幵始及定时

Tine：

01：

01

Ria”：

gj:

02

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

lccmiHDn.

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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ci吾言

8

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,Pl,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•片机的执行程斥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白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,2003.21-45,98-118,185-198

[2]刘和平.单片机编程与入门.重庆人学出版社,2002.68-99,111-122

[3]陈明荧.89C51单•片机课程设计实训教材.清华大学出版社,2003.38-67,102-118

[4]刘瑞新.单片机原理及应用教程•北京机械工业出版社,2005.78-109

[5]杨文龙.单片机原理及应用.西安电子科技人学出版社,2002.33-62

[6]芾国增.单片机接I1及应用实验和训练指导.北京机械工业出版社,1998.43-70

[7]付寿英.张登举，徐E.单片机接II技术及在工业控制中的应用•陕西科学技术出版,2001.78-101

附录I电路原理图

附录II源程序代码

#include

#defineuintunsignedint

★defineucharunsignedcharsbitkeyl二P1"O;

sbitkey2=Pl1:

sbitkey3二Pl2;

sbitkey4=pr3;

sbitlcden=P2"2;

sbitlcdrs=P20;

sbitlcdrw=P21:

sbitled=P2*4;

sbitsound=P25;

uinta,b,i,nin,hour,minge,minshi,hourge,hourshi,amin,ahour,aminge,aminshi,ahourge,ahourshi,sec;

//unsignedcharcode

x[]={0xFF,0xC7,0x83,0x01,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x07,OxOF,OxlF,0x3F,0x7F,OxFF,OxFF};

//unsignedcharcode

z[]={0xFF,0xE3,OxCl,0x80,0x00,0x00,0x00,0x80,OxCO,OxEO,OxFO,0xF8,OxFC,0x7F,Ox

FF,OxFF};

ucharcodetablel[]={'O',T‘2’「3—'4’「5’「6’/7’，'8’「9’};

ucharcodetable2[]="Time：

00:

00";

ucharcodeAlarm_l[]Alarm:

00:

00

ucharcodenul[]二"ucharnuml,num2:

voiddelay（unsignedintxms）//{uinti,j;

for（i=xms;i>0;i―）

//LCD命令控制

for（j=124;j>0;j—）;

voidwrite_com（ucharcom）

{delay（5）;lcdrs=0;P0二com;

delay（5）;

lcden=l;

delay（5）;

lcden=O;

}

voidwrite_data（uchardate）

{

delay（5）;

lcdrs=l;

FO二date;

delay（5）;

lcden=l;

delay（5）;

lcden=0;

}

voidtime（）

{

wh订e

（1）

{

if（keyl==0）

{delay（10）;

if（keyl==0）

{

if（hour==23）

hour=0;

else

hour++;

hourge=hour%10;

hourshi=hour/10;

//LCD数据控制

//设置时间

writecom（OxOf）;

delay

（2）;

write_com（0x80+6）;

write_data（table1EhourgeJ）;

delay（5）;

write_com（0x80+5）;

delay

（2）;

write_data（tablel[hourshi]）while（!

keyl）;

//delay

（1）;

}

}

if（key2==0）

{

delay（10）:

if（key2=0）

{

//分钟设置

if（min==59）

min=0;

else

min++;

minge=min%10;

minshi=min10;

write_com（OxOf）;

write_com（0x80+9）;

write_data（tablel[minge]）;delay

（1）;

write_com（0x80+8）:

write_data（tablel[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（keyl==0）

{

delay（10）;

if（keyl==0）

{

if（ahour==24）

ahour=0;

else

ahour++;

ahourge=ahour%l0;ahourshi=ahour/10;

write_com（OxOf）;

//delay

（2）;

write_com（0x80+0x40+8）;write_data（':

;

write_com（0x80+0x40+7）;write_data（tablel[ahourge]）;delay（l）;

write_com（0x80+0x40+6）;

//delay

（2）;

write_data（tablel[ahourshi]）:

delay

（1）;

while（!

keyl）;

}

}

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（tablel[amingej）;delay

（1）;

write_com（0x80+0x40+9）;

//delay

（2）;

write_data（tablelLaminshil）;delay

（1）;

while（!

key2）;

}

}

if（key3=0）

{

delay（10）:

if（key3=0）

{

write_com（0x0c）;

write_com（0x80+0x40）:

for（i=0;i

while（!

key3）;

break;

}

}

}

}

voidkeyscan（）

{

if（key1=0）

{

delay（10）;

if（key1=0）

while（!

keyl）;

elseif（key2==0）

{

delay（10）;

if（key2==0）

{

while（!

key2）

{

ahourge=ahour%10;

ahourshi=ahour10;

write_com（0x80+0x40+7）;

^Tite_data（tablel[ahourge]）;delay（5）;

write_com（0x80+0x40+6）;

delay

（2）;

write_data（tablel[ahourshi]）;

aminge=amin%10;

aminshi=amin10;

write_com（0x80+0x40+10）;

^*rite_data（tablel[aminge]）;delay（5）;

write_com（0x80+0x40+9）;

delay

（2）；

write_data（tablel[aminshi]）;write_com（0x80+0x40）;

for（i=0;i

write_data（Alarm_lEi]）;

write_com（0x80+0x40）;

for（i=0;i

}

}

elseif（key3==0）

{

delay（10）;

if（key3==0）

{

while（!

key3）:

ahourge=ahour%10;

ahourshi=ahour/10;

write_com（0x80+0x40+7）;

write_data（tablel[ahourge]）;delay（5）;

write_com（0x80+0x40+6）;

delay

（2）;

^Tite_data（tablel[ahourshi]）;

aminge=amin%10;

aminshi=amin,10;

write_com（0x80+0x40+10）;write_data（tablel[aminge]）;delay（5）;

write_com（0x80+0x40+9）;

delay

（2）;

^Tite_data（tablel[aminshi]）;write_com（0x80+0x40）;

for（i=0;i

write_data（Alarm_l.i]）;

alarm（）;

}

}

elseif（key4==0）

delay（5）;

if（key4==0）

{

while（!

key4）;

a=a+l;

if（a%2=0）

{

for（b=0;b<6;b++）

{

sound二、sound;

delay（200）;

}

sound=l;

}

elseif（a%2==l）

{

sound=0;

delay（300）;

sound=l:

delay（300）;

}

sound=l;

}

}

}voidledinit（）

lcden=O;

lcdrw=O;

write_com（0x38）;

write_com（0x0c）;

write_com（0x06）;

write_com（0x01）;

delay⑵;

write_com（0x80）;

for（i=0;i<16;i++）

{

write_data（table2[i]）;delay（l）;

}

}

voidinit（）

keyl=l;key2=l;key3=l;key4=l;sec=0;a=0;sound=l;amin=l;

//led二1;

TMOD二0x11;

THl=0x3C;

TL1二OxBO;

EA=1;

ET1=1;

TR1=1;

}

voidledl（）interrupt3

{

THl=0x3C;

TL1二OxBO;

numl++;

num2++;

辻（numl==10）

{

numl=O;