单片机课程设计--基于51单片机的定时闹钟设计.doc

单片机课程设计报告单片机 课 程 设 计 报 告 院系： 信息工程学院 专业： 电子信息工程 课程设计题目： 基于51单片机的定时闹钟设计 2014年12月29日 目 录1、 概述-32、 原理图的绘制-3 2-1原理及工作过程说明-4 2-2原理图-4 2-3元器件功能说明-5 2-3-1 STC89C52单片机引脚功能说明-5 2-3-2 LCD1602液晶显示器-7 2-3-3 其它重要元件-93、 流程图绘制以及说明-104、 Proteus仿真说明-115、 课程设计体会-116、 参考文献-127、 原理图及程序-13一、概述本设计师定时闹钟的设计，由单片机STC89C52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STC89S52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、原理图 图1 总原理图 3、元器件功能说明3.1 STC89C51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STC89C51,STC89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用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，STC89C51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STC89C52的一些特殊功能口，如下所示：P3口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（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2 STC89C52引脚图3.21602LCD液晶显示器 图3 LCD1602引脚图功能说明 图4 LCD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714脚：D0D7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 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。主程序开始 程序流程图初始化变量初始化LCD 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4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、课程设计体会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89C52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。6、 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2刘和平. 单片机编程与入门.重庆大学出版社3郭天祥、51单片机C语言教程、电子工业出版社、4刘瑞新. 单片机原理及应用教程.北京机械工业出版社7、 程序源程序代码#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code shuzi=0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39, 0x20;/阿拉伯数字-9 0x2a表示：*uchar kongbai=0x20;sbit rs=P25;sbit rw=P26;sbit en=P27;sbit k1=P10;sbit k2=P11;sbit k3=P12;sbit k4=P13;sbit led_miao=P17;sbit buzz=P23;sbit lamp=P24;uchar shi1=0x85,shi2=0x86;uchar fen1=0x88,fen2=0x89;uchar ns1=0xcb,ns2=0xcc;uchar nf1=0xce,nf2=0xcf;uchar aaak1=1,aaak2=1,aaak3=1,aaak4=1,clockon,ringoff;uchar b,c,d,e,ch,hou=10;uchar bn,cn,dn,chn,houn=10;uchar tt0,tt1,tt2,tt3,tt4,change,ho=10;int tt5,a,an;uchar pt;/-时钟说明-/ a b : c d /-/-闹钟说明-/ an bn : cn dn /-/void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void wc(uchar com)rs=0;P0=com;delay(5);en=1;delay(5);en=0;void wd(uchar date)rs=1;P0=date;delay(5);en=1;delay(5);en=0;void init()en=0;rs=0;rw=0; /写数据或指令时，的口必须为低电平wc(0x38);wc(0x0c);wc(0x06);/写一个字符后地址指针加wc(0x01);void showtime(uchar fen_1,uchar fen_2,uchar f1,uchar f2)wc(fen_1);delay(1);wd(shuzif1);delay(1);wc(fen_2);delay(1);wd(shuzif2);delay(1);void showmao(uchar kkkkk)if(kkkkk=0)wc(0x87);delay(1);wd(0x3a);delay(1);else if(kkkkk=1)wc(0xcd);delay(1);wd(0x3a);delay(1);elsewc(0xcd);delay(1);wd(kongbai);delay(1);void key()if(k1=0)/1 startdelay(100);if(k1=0)wc(0x80+0x40);delay(1);wd(0x59);delay(1);delay(100);while(1)if(k1=0)/1-1 startdelay(100);if(k1=0)b+;if(b=hou)ch+;if(ch=2)hou=4;elsehou=10;if(a=2&b=hou)a=(-1);b=0;ch=0;hou=10;a+;b=0;showtime(shi1,shi2,a,b);/1-1 endif(k2=0)/1-2 startdelay(100);if(k2=0)d+;if(d=10)d=0;c+;if(c=6)c=0;showtime(fen1,fen2,c,d);/1-2 endif(k3=0)/1-3 startwc(0x80+0x40);delay(1);wd(kongbai);delay(1);tt5=a;tt4=b;tt3=c;tt2=d;EA=1;ET0=1;TR0=1;break;/1-3 endif(k4=0)/1-4 start/待定/1-4 end/1 endif(k2=0)/2 startdelay(100);if(k2=0)if(aaak1=1)aaak1+;wc(0x80+0x41);delay(1);wd(0x59);delay(1);showtime(ns1,ns2,an,bn);showmao(1);showtime(nf1,nf2,cn,dn);elsewc(0x80+0x41);delay(1);wd(kongbai);delay(1);showtime(ns1,ns2,10,10);showtime(nf1,nf2,10,10);showmao(2);aaak1=1;/2 endif(k3=0)/3 startdelay(100);if(k3=0)showtime(ns1,ns2,an,bn);showmao(1);showtime(nf1,nf2,cn,dn);wc(0x80+0x42);delay(1);wd(0x59);delay(1);delay(100);while(1)if(k1=0)/3-1 startdelay(100);if(k1=0)bn+;if(bn=houn)chn+;if(chn=2)houn=4;elsehoun=10;if(an=2&bn=houn)an=(-1);bn=0;chn=0;houn=10;an+;bn=0;showtime(ns1,ns2,an,bn);/3-1 endif(k2=0)/3-2 startdelay(100);if(k2=0)dn+;if(dn=10)dn=0;cn+;if(cn=6)cn=0;showtime(nf1,nf2,cn,dn);/3-2 endif(k3=0)/3-3 startwc(0x80+0x42);delay(1);wd(kongbai);delay(1);showtime(ns1,ns2,10,10);showtime(nf1,nf2,10,10);showmao(2);break;/3-3 endif(k4=0)/1-4 startdelay(100);if(k4=0)if(aaak3=1)aaak3+;ringoff=1;wc(0x80+0x43);delay(1);wd(0x52);delay(1);elseaaak3=1;ringoff=0;wc(0x80+0x43);delay(1);wd(kongbai);delay(1);/3-4 end/3 endif(k4=0)/4 startdelay(100);if(k4=0)if(aaak4=1)aaak4+;lamp=1;clockon=1;wc(0x80+0x4a);delay(1);wd(0xef);delay(1);buzz=0;delay(50);buzz=1;delay(50);buzz=0;delay(50);buzz=1;delay(50);buzz=0;delay(50);buzz=1;elseaaak4=1;lamp=0;clockon=0;wc(0x80+0x4a);delay(1);wd(kongbai);delay(1);buzz=0;delay(50);buzz=1;/4 endvoid time0()TH0=(65536-50000)/256;/50msTL0=(65536-50000)%256;void main()TMOD = 0x01;init();showtime(shi1,shi2,0,0);showtime(fen1,fen2,0,0);showmao(0);showtime(ns1,ns2,10,10);showtime(nf1,nf2,10,10);showmao(2);time0();lamp=0;while(1)key();void t0() interrupt 1time0();tt0+;if(k1=0)delay(5);/硬件实现时，延时-10if(k1=0)a=tt5;b=tt4;c=tt3;d=tt2;EA=0;ET0=0;TR0=0;if(k2=0)delay(5);/硬件实施时，延时-10if(k2=0)if(aaak1=1)aaak1+;wc(0x80+0x41);delay(1);wd(0x59);delay(1);showtime(ns1,ns2,an,bn);showmao(1);showtime(nf1,nf2,cn,dn);elsewc(0x80+0x41);delay(1);wd(kongbai);delay(1);showtime(ns1,ns2,10,10);showtime(nf1,nf2,10,1