基于51单片机电子闹钟的设计.doc

键入文字 I 基于基于 5151 单片机电子闹钟的设计单片机电子闹钟的设计 摘 要 51 电子闹钟是集电子技术 数字显示技术为一体的高产品 具有按时闹铃 使用方便等优点 本论文从 51 电子闹钟系统的功能 硬件电路设计 软件设计 和产品介绍四部分分别论述这一系统 本系统 51 电子闹钟硬件部分结构简单 成本低 具有比较好的市场前景 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和探索者多年来的一个重要研究项目 电子闹钟减压正是应 此而生 键入文字 II 目 录 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 概述 1 1 1 1 51 电子闹钟发展趋势 1 1 1 2 本课题研究的主要内容 1 1 2 51 电子闹钟简介 2 1 2 1 开发的目的和意义 2 1 2 2 51 电子闹钟的优点 2 1 2 3 51 电子闹钟的特点 2 第二章 系统方案的设计 3 2 1 系统概述 3 2 1 1 系统功能描述 3 2 1 2 系统方案的确定 3 2 1 3 系统设计思路与步骤 3 2 2 芯片基本工作原理及其应用 5 2 2 1 AT89S51简介 5 2 2 2 引脚介绍 5 2 2 3 电源 6 2 2 4 存储器 6 2 2 5 应用 6 2 3 LM386简介 6 2 3 1 LM386介绍 7 2 3 2 LM386 特点 7 第三章 系统的设计 8 3 1 系统硬件设计 8 3 1 1 单片机系统的设计 8 3 1 2 按键电路的设计 9 3 1 3 复位电路的设计 10 3 1 4 显示电路的设计 11 3 2 系统软件的设计 12 3 2 1 软件设计 12 3 2 2 整个系统软件部分的总体设计 16 第四章 系统的调试和性能分析 16 键入文字 III 4 1 系统的调试方法 16 4 1 1 输入按键的调试 16 4 1 2 复位电路的调试 17 4 1 3 显示电路的调试 17 4 1 4 整个系统的联调 17 第五章 结论 18 参考文献 19 附录 1 原理图 20 附录 2 实物图 21 附录 3 程序 22 键入文字 4 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 1 概述概述 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 但普通电子闹钟不够方便实 用 本文给出了一种以 51 芯片电子闹钟设计方法 从而给人们带来更为方便的 工作与生活 1 1 1 51 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发前闹钟创新性的系统 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 5151 电子闹钟厂家的数量正在迅速增长 5151 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 1 2 本课题研究的主要内容 设计一个 51 电子闹钟 1 能随意设定走时起始时间 2 12 小时 24 小时两种制式可选 以适应不同的需要 3 能指示秒节奏 即秒指示 4 采用交直流供电电源 与石英钟不同的是 电子钟一般采用数码管 等显示介质 因而必须以交流供电为主 以直流电源为后备辅助电源 并能自 动切换 该设计主要包括 按键 显示程序单元部分 AT89S51 单片机芯片 74HC245 驱动 LED 显示电路 集成电路 74HC245 和 LM386 各 1 个 键入文字 5 1 1 2 2 5151 电子闹钟简介电子闹钟简介 1 2 1 开发的目的和意义 目的 设计一个 51 电子闹钟的 该闹钟可由使用者自己设定一个时间 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 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 只要简单的设置好后 她就能按照主人的意思 定时的把你闹 醒啦 也能给人们的生活带来方便 1 2 2 51 电子闹钟的优点 1 简单好用 美观 体积小 实用 2 用电量少 电压低 节能 环保 创新 按键 显示程序单元部分 AT89S51 单片机芯片 74HC245 驱动 LED 显示电路 外接 3 个按钮组成键盘 AT89S51 为 51 内核 另外 AT89S51 本身 无专门的液晶驱动接口 因此 本时钟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 51 电子闹钟的用途 我设计的电子闹钟是用单片机做的 只要简单的设置 好后 她就能按照主人的意思 定时的把你闹醒啦 也能给人们的生活 工作 学习带来方便 1 2 3 51 电子闹钟的特点 1 帮助您排解或缓解那些来自现实生活的压力 2 数码管作为一种主动显示器件 亮度高 价格便宜等 显示数字清晰 3 简单好用 可任意设 24 式时间 4 使用 LED 发光 省电 灯泡寿命长 键入文字 6 第二章第二章 系统方案的设计系统方案的设计 2 2 1 1 系统概述系统概述 2 1 1 系统功能描述 本系统是利用AT89S51为51内核 集成电路74HC245和LM386各1个 制作完成一个 电子闹钟 该设计中采用液晶显示或数码管显示 因此 本时钟采用数码管显 示方式 充分体现系统的简易性 使我们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 整个系统的任务要求 1 输入数字按键的功能 保证数字的输入 2 复位电路的功能 所有时间回到初始化状态 用于启动设定时间参数 对时或定闹 3 显示电路的功能 当输入数字时显示 24 小时时间功能 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 1 2 系统方案的确定 根据以上各模块并结合显示屏的功能及元器件材料的情况 决定采用 AT89S51 为 51 内核显示设计方案 2 1 3 系统设计思路与步骤 先进行系统的整体规划确定整个系统的功能 然后按照每个功能的具体要 求 进行各个模块的实物设计并逐个调试 待全部通过后 进行整个系统的联 调 最终实现一个完整的系统 并制成印刷线路板 整个系统的设计步骤如下 键入文字 7 在单片机最小系统的基础上 完成按键电路和复位电路的设计 完成显示电路 数字按键 复位电路 具有 3 个功能按键 1 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 2 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 3 在设定最低位 分个位 的状态下 用于结束本次时间设定 2 键 用于对当前设定位 编辑位 进行加 1 操作 根据 12 24 小时工作 模式和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 例如 对 12 小时制 小时的十位只能是 0 1 如 果当前值为 0 则按 1 键后为 1 再按 1 键则又回复到 0 把以上各个模块联结起来 整体调试功能 整个系统的原理框图如图 2 1 所示 图 2 1 整个系统的原理图 按键与按钮电路 复位等辅助电路 位数码管显示电路 闹铃声光指示电路 电源系统 键入文字 8 2 2 2 2 芯片基本工作原理及其应用芯片基本工作原理及其应用 2 2 1 AT89S51 简介 AT89S51 是一个低功耗 高性能 CMOS 8 位单片机 片内含 4k Bytes ISP In system programmable 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器 器件采用 ATMEL 公司的高密度 非易失性存储技术制造 兼容标准 MCS 51 指令 系统及 80C51 引脚结构 芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储 单元 功能强大的微型计算机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高 性价比的解决方案 2 2 2 引脚介绍 AT89S51 具有如下特点 40 个引脚 4k Bytes Flash 片内程序存储器 128 bytes 的随机存取数据存储器 RAM 32 个外部双向输入 输出 I O 口 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断 2 个 16 位可编程定时计数器 2 个全双工串 行通信口 看门狗 WDT 电路 片内时钟振荡器 图 2 2 引脚图 此外 AT89S51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模 式 空闲模式下 CPU 暂停工作 而 RAM 定时计数器 串行口 外中断系统可 继续工作 掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据 停止芯片其它功能直至外 中断激活或硬件复位 同时该芯片还具有 PDIP TQFP 和 PLCC 等三种封装形式 以适应不同产品的需求 键入文字 9 主要功能特性 兼容 MCS 51 指令系统 32 个双向 I O 口 2 个 16 位可编程定时 计数器 全双工 UART 串行中断口线 2 个外部中断源 中断唤醒省电模式 看门狗 WDT 电路 灵活的 ISP 字节和分页编程 4k 可反复擦写 1000 次 ISP Flash ROM 4 5 5 5V 工作电压 时钟频率 0 33MHz 128x8bit 内部 RAM 低功耗空闲和省电模式 3 级加密位 软件设置空闲和省电功能 双数据寄存器指针 2 2 3 电源 89S51 有很宽的工作电源电压 电源范围宽达 4 5 5V 2 2 4 存储器 89S51 支持 ISP 在线可编程写入技术 串行写入 速度更快 稳定性更好 烧写电压也仅仅需要 4 5V 即可 2 2 5 应用 就目前中国市场的情况来看 89S51 有很大的市场 其原因有下列几点 1 AT89S51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模式 2 AT89S51 是一个低功耗 高性能 CMOS 8 位单片机 3 芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元 功能强大的微型计算机的 AT89S51 可为 许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案 4 同时该芯片还具有 PDIP TQFP 和 PLCC 等三种封装形式 以适应不同产品的需求 2 3 LM386 简介 LM386 是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器 主要应用于低电压 消费类产品 为使外围元件最少 电压增益内置为 20 但在 1 脚和 8 脚之间增 加一只外接电阻和电容 便可将电压增益调为任意值 直至 200 输入端以地 键入文字 10 位参考 同时输出端被自动偏置到电源电压的一半 在 6V 电源电压下 它的静 态功耗仅为 24mW 使得 LM386 特别适用于电池供电的场合 专为低损耗电源所 设计的功率放大器 2 3 1LM386