基于ATMega16单片机闹钟设计

基于ATMEGA16单片机的闹钟设计班级1102班姓名陈献彬学号2011210042同组陆彦潇邮箱1508467803QQCOM目录基于ATMEGA16单片机的1闹钟设计1一系统构造3方案论证3一1单片机的的选择3一3时钟信号源4一4显示器4一5报警4二硬件电路4二1电源电路设计4二2按键输入模块5二3控制器最小系统6二4显示模块7二5报警电路设置8三程序设计框图9三1主流程图9三2按键设置程序10四液晶屏驱动10四1模块说明10四2通信时序图11四3字符显示坐标12五AVR定时器CTC模式介绍12六系统调试13六1可以显示时间14六2调节时间15六3系统整体运行正常。16七附录17七1电路总图17七2全部程序17摘要本文主要讲述基于AVR单片机的数字电子闹钟，能够显示年月日时分秒，具备闰年平年补偿及闹铃功能。时钟信号源采用单片机内部定时器中断实现，该系统原理简单，成本低廉，操作简单。控制核心为ATMEL公司的AVR高性能单片机，程序基于C语言开发，可读性强。显示核心为字符液晶LCD1602，显示效果稳定。输入模块为6个独立式按键，可操作性强，便于使用。关键词AVR单片机、LCD1602、数字电子闹钟ABSTRACTTHISPAPERMAINLYDESCRIBEDTHEDIGITALELECTRONICBASEDONAVRMICROCONTROLLERABLETODISPLAYWHENTHEALARMCLOCK,DATEOFFEBRUARYALONE,HAVEALEAPYEARPROVIDESCOMPENSATIONANDALARMFUNCTIONTHECLOCKSIGNALSOURCEADOPTSSINGLECHIPINTERNALTIMERINTERRUPTACHIEVE,THISSYSTEMTHEORYISSIMPLE,LOWCOST,SIMPLEOPERATIONATMELCOMPANYCONTROLCOREFORTHEAVRHIGHPERFORMANCESINGLECHIPMICROCOMPUTERBASEDONCLANGUAGE,PROGRAMDEVELOPMENT,READABLESHOWLCD1602CORETOCHARACTERSLCDDISPLAYEFFECT,STABLEINPUTMODULEFORSIXINDEPENDENTTYPEKEY,THEMANEUVERABILITYISSTRONG,EASYTOUSEKEYWORDSAVRMICROCONTROLLER,LCD1602,DIGITALELECTRONICALARMCLOCK一系统构造根据系统设计要求，本设计由电源模、用户设置键盘、报警模块、显示模块组成，形成实时时钟系统。总体的框图如下AVR单片机ATMEGA16L用户输入按键报警模块显示模块（LCD1602）电源模块方案论证一1单片机的的选择方案一使用功能较为简单的89C51单片机作为控制器，其优点是价格便宜。但是功能相对较为简单，烧录比较复杂，不便于程序调试。方案二使用功能齐全的ATMEGA16单片机作为控制器，内部资源多，价格相对51稍贵，程序烧录容易，便于系统调试。根据我们设计的实际要求，我需要一个性能较高，稳定性好的单片机，我们选择了ATMEGA16单片机实现设计。一2时钟信号源方案一采用单片机内部定时器实现时钟，不需要外接芯片，成本较低，但是时间精度不高，时间掉电会丢失，只适合一般场合使用；方案二使用时钟芯片DS1302作为时钟源，该芯片断电后需要通过外接电池或者电容供电，因此电路相对比较复杂，成本也较高。结合我们应用的实际情况，我们一般要求时钟精度不是很高，只用于一般使用，故选择成本较低的方案一实现。一3显示器方案一使用数码管扫描，显示效果一般，只能显示数字，显示效果单一，不易于使用。方案二使用LCD1602液晶显示，可以显示一些字符，显示效果较好，易于使用。综上，我们考虑到用户的使用方便，选择用LCD1602作为显示终端。一4报警方案一通过使用语音芯片实现语音播报来实现报时和闹钟功能。但是接口比较麻烦，同时需要录音和实现地址检索。方案二通过三极管控制蜂鸣器发出BEEP声报警，电路简单，价格便宜。比较适合我们这个设计的应用。二硬件电路二1按键输入模块使用六个按键设计，分别为闹钟/时钟切换键，设置键，修改切换键，加，减，确认。人性化设计，将调节按键分开，使用加、减键分离，更加便于调试。二2控制器最小系统系统使用ATMEGA16L作为系统主控芯片，主要接受到按键设置信号。对报警蜂鸣器和显示器做出相应控制。单片机不断的扫描按键信息，通过LCD显示时钟和实现设置、闹钟的功能。二3显示模块使用1602液晶的4线控制方法，减少端口使用，提高硬件资源的充分利用。偏置电压使用RP1对电源分压输入，可以对液晶对比度进行调节。4线控制需要对一个字节的数据分两次写入液晶，所以在程序设计中每个字节需要使用2次传输完成。二4报警电路设置使用PNP三极管驱动蜂鸣器报警。当单片机输出为低电平时，三级管导通，蜂鸣器发声报警。这样设计的原因在于，AVR单片机在上电时的电平输出为高电平，这样可以防止在单片机上电时发出蜂鸣声。三程序设计框图三1主流程图三2按键设置程序四液晶屏驱动四1模块说明1602引脚说明主要技术参数四2通信时序图读时序写时序4线式数据传送共分两次实现一个字节数据的传输。时序参数四3字符显示坐标五AVR定时器CTC模式介绍CTC比较匹配时清零定时器模式本设计的时间采用AVR单片机内部定时器0的CTC模式实现。六系统调试经过分阶段的调试，成功完成系统的调试。六1可以显示时间六2调节时间六3系统整体运行正常。A开机正常显示初始化时间2013年9月10号星期2，000000闹铃关。B通过按键可以设置时间和闹钟。C闹钟响起时按下除功能键、设置键外其他键，闹钟停止。D显示信息正常。七附录七1电路总图七2全部程序INCLUDEDEFINEBEEPORTB0INCLUDEINCLUDEINTS,YEARINTSEC,MIN,HOUR,DATE,MONTH,XUANZE,FLOG,FLOG1,WEEKINTSEC0,MIN0,HOUR0,BEE_0,BEE_TURNUNSIGNEDCHARKEY,MOSHIUNSIGNEDCHARKEY_SCANUNSIGNEDCONSTDATE_RUN1231,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31/闰年月份UNSIGNEDCONSTDATE_PIN1231,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31/平年月份UNSIGNEDCHARLEAPYEARINTYEAR1UNSIGNEDCHARBEE_CLOCKINTERRUPTTIM0_COMPVOIDTIMER0_COMP_ISRVOIDUNSIGNEDCHARTEMP,TEMP1,TTSIFS1000S0SECTTBEE_CLOCKIFBEE_TURNIFTT1BEE0BEE_01IFBEE_00BEE_0IFBEE_020BEE1BEE_00IFSEC60SEC0MINIFMIN60MIN0HOURIFHOUR24HOUR0TEMPLEAPYEARYEARIFTEMP0TEMP1DATE_PINMONTH1IFTEMP1TEMP1DATE_RUNMONTH1DATEWEEKIFWEEK8WEEK1IFDATETEMP1DATE0MONTHIFMONTH13MONTH0YEARIFYEAR2099YEAR1899UNSIGNEDCHARLEAPYEARINTYEAR1/判断某年是否闰年闰年返回1，平年返回0IFYEAR14000|YEAR11000ELSERETURN0VOIDGUANGBAIOSHANSHUO/光标闪烁函数SWITCHXUANZECASE0LCD_GOTOXY14,1_LCD_WRITE_DATA0X0DBREAKCASE1LCD_GOTOXY9,1_LCD_WRITE_DATA0X0DBREAKCASE2LCD_GOTOXY6,1_LCD_WRITE_DATA0X0DBREAKCASE3LCD_GOTOXY3,1_LCD_WRITE_DATA0X0DBREAKCASE4LCD_GOTOXY14,0_LCD_WRITE_DATA0X0DBREAKCASE5LCD_GOTOXY10,0_LCD_WRITE_DATA0X0DBREAKCASE6LCD_GOTOXY7,0_LCD_WRITE_DATA0X0DBREAKCASE7LCD_GOTOXY4,0_LCD_WRITE_DATA0X0DBREAKVOIDDISPLAY_0CHARIUNSIGNEDCHARDIS2LCD_GOTOXY4,0LCD_PUTSF“ALARM“/显示时DIS0HOUR0/10DIS1HOUR010LCD_GOTOXY2,1FORI0I60SEC0ELSEELSESECIFSEC60MIN0ELSEELSEMINIFMIN24HOUR0ELSEELSEHOURIFHOUR7WEEK1ELSEELSEWEEKIFWEEKDATE_PINMONTH1DATE0ELSEELSEIFDATEDATE_RUNMONTH1DATE0ELSEELSEDATEIFDATE12MONTH1ELSEELSEMONTHIFMONTH2099YEAR1899ELSEELSEYEARIFYEAR60SEC00ELSEELSESEC0IFSEC060MIN00ELSEELSEMIN0IFMIN024HOUR00ELSEELSEHOUR0IFHOUR00HOUR023BREAKLCD_CLEARDISPLAY_0VOIDCLOCKDISPLAYKEYKEY_SCANSWITCHKEYCASE1/时钟闹铃MOSHI1FLOG0BREAKCASE2/设置FLOG11XUANZE1GUANGBAIOSHANSHUOTIMSK0X00WHILEFLOG1KEYKEY_SCANSWITCHKEYCASE3/切换XUANZEIFXUANZE8XUANZE1GUANGBAIOSHANSHUOBREAKCASE4/加ADJUSTXUANZE,0GUANGBAIOSHANSHUOBREAKCASE5/减ADJUSTXUANZE,1GUANGBAIOSHANSHUOBREAKCASE6/确认FLOG10TIMSK0X02_LCD_WRITE_DATA0X0CBREAKBREAKCASE3CASE4CASE5CASE6IFBEE_00BEE1BEE_00BREAKVOIDALARM_CLOCKDISPLAY_0KEYKEY_SCANSWITCHKEYCASE1/时钟闹铃MOSHI0FLOG0BREAKCASE2/设置FLOG11XUANZE0GUANGBAIOSHANSHUOWHILEFLOG1KEYKEY_SCANSWITCHKEYCASE3/切换XUANZEIFXUANZE4XUANZE0GUANGBAIOSHANSHUOBREAKCASE4/加ADJUST_0XUANZE,0GUANGBAIOSHANSHUOBREAKCASE5/减ADJUST_0XUANZE,1GUANGBAIOSHANSHUOBREAKCASE6/确认FLOG10_LCD_WRITE_DATA0X0CBREAKBREAKCASE3CASE4CASE5CASE6IFBEE_00BEE1BEE_00BREAKVOIDMAINVOIDPORTA0XFFDDRA0X00DDRB0X01TCCR00X0BOCR0125LCD_INIT16BEE1ASM“SEI“YEAR2011MONTH5DATE14TIMSK0X02WEEK1WHILE1SWITCHMOSHICASE0FLOG1WHILEFLOGCLOCKLCD_CLEARBREAKCASE1FLOG1WHILEFLOGALARM_CLOCKLCD_CLEARBREAKUNSIGNEDCHARKEY_SCANUNSIGNEDCHARKEY,KEY2KEYPINAIFKEY0X3FDELAY_MS5KEYPINAIFKEY0X3FSWITCHKEYCASE0X3EKEY26BREAKCASE0X3DKEY25BREAKCASE0X3BKEY24BREAKCASE0X37KEY23BREAKCASE0X2FKEY22BREAKCASE0X1FKEY21BREAKKEY0X00WHILEKEY0X3FKEYPINARETURNKEY2RETURN0UNSIGNEDCHARBEE_CLOCKIFSECSEC0IFMINMIN0IFHOURHOUR0RETURN1RETURN0/SWITCHKEYCASE1/时钟闹铃BREAKCASE2/设置BREAKCASE3/切换BREAKCASE4/加BREAKCASE5/减BREAKCASE6/确认BREAK/DELAY实验总结总体来讲，这次实验比较成功的完成了规定的任务。但是中间页经历了很多意想不到的情况。首先是软件安装的问题，由于实验室电脑用起来不太方便，在寝室也无法写代码。故而需要在自己的电脑上装相关软件。可是由于相关软件的版本太低，装在WIN8系统的PC上不能够兼容，而且驱动问题也解决不了。所以有装了一个XP虚拟机。之后软件才成功安装。其次是代码问题，在代码调试过程中首先是出现了不能初始化RAM这样的怪问题，我跟同伴在网上不断的寻找解决问题的方法。终于，经历了一天多的纠结之后，我们