基于单片机电子闹钟的设计

1、电子信息工程专业课程设计任务书题目：基于单片机电子闹钟的设计设计内容1.能随意设定走时时间，具有对时功能，既能随意设定走时起始时间。2.能设定闹铃时间，一旦走到该时间，能以声或光的形式报警。3可采用交直流供电电源，即能自动切换。4.设计5v直流电源，系统时钟电路、复位电路。5.按钮与按键电路、闹铃声光电路。 设计步骤1、 总体方案设计 电子闹钟既可以通过纯硬件实现，也可以通过软硬件结合实现，根据电子时钟核心部件秒信号的产生原理，通常可以用ne555时基电路、石英钟专用芯片、微处理器等三种形式来实现。本系统采用基于微处理器的实现形式。2、 硬件选型工作 对于每一个芯片要有具体型号，对每个分立元件

2、要给出其参数 3、 硬件的设计和工作 1.选择计算机机型 2.设计支持计算机工作的外围电路 3.接口电路 4.其他相关电路设计或方案（电源，通信等） 4、 软件设计 1.分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块 2.编写相关子程序 3.其他程序模块（显示与键盘等处理程序）5、 编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（a3幅面）课程设计说明书要求1 课程设计说明书应采用学校统一印制的课程设计（论文）说明书封面，书写应认真。2 课程说明书应有目录，摘要，序言，主干内容（按章节编写），主要论理和参考书，附录应包括序清单，系统方框图和电路原理图。3 课程设计说明书应包括上述设计步骤进行设计的分析和思

3、考内容和引用的相关知识。4 要求打印b5纸，排版要求请向指导教师索取。目录第一章：系统概述.(3 )一、电子闹钟的设计的基本原理( 3)二、电子闹钟的设计框图及基本工作过程.(3 )第二章：系统硬件的设计.( 4 )一、单片机at89c51芯片的简介( 4 )二、直流电源的设计( 7 )三、时钟电路的设计.( 7 )四、数码管的显示电路.( 7 )五、复位电路.( 9 )六、按键电路.( 9 )第三章：系统软件的设计.( 10 )一、走时功能的设计( 10 )二、显示功能的设计( 11 )三、调整时间功能的设计( 12 )四、喇叭和指示灯等功能的设计( 13 )五、闹铃功能的设计( 14 )六

4、、时钟主程序( 16 )第四章：心得体会.( 18 )第五章：附录：.( 19 )一、系统整体硬件图( 19 )二、原件清单.(20 )第一章：系统概述一、.电子闹钟的设计的基本原理 电子闹钟一般由走时、显示、调整时间和闹铃4项基本功能组成，这些功能在单片机里主要在单片机里由软件设计体现出来，其中，走时部分利用单片机里的定时器/计数器产生 的中断。 例如，设置定时器t0工作在模式0状态下，设置每隔5ms中断一次，中断200次正好是1s。中断服务程序里记载着中断的次数，中断200次为1秒，60秒为1分，60分为1小时，24小时为1天。 时钟的显示是使用4位数码管，其软件设计原理是：由中断产生的秒

5、、分、时数据，经转换子程序转换成led灯数码管显示的数据，并通过单片机的输出功能输入到数码管的显示器，再通过显示器的扫描程序，显示出时钟的走时时间。 调整时钟时间是利用单片机的输入功能，把按键开关作为单片机的输入信号，通过检测到被按下的按键开关所连接的端口的低电平，从而执行调整时间的功能。 闹铃时间的设计是通过与走时时间进行比较来设计的，首先设置闹铃时间，然后，将走时时间与设置的闹铃时间不断进行比较，当走时时间与所设定的闹铃时间一致时，闹铃响起。 因此，在设计程序时把单片机时钟功能分解为走时、显示、调整和闹铃4部分，每一部分的的功能通过编写相应的子程序来完成，然后再通过主程序调用子程序，使这几

6、部分连在一起，完成基于单片机的电子闹钟的设计。二、电子闹钟的设计框图及工作过程1.闹钟系统框图： at89c51芯片数码管显示电路声光指示电路按键电路时钟电路复位电路5v直流电源图1.1 系统框图2.工作过程： 接通电源后，蜂鸣器连续两次响两声，同时工作指示灯led灯闪动，表示程序开始执行，数码管显示“0000”。 接着需要设置现在：k1为设置当前时间功能键，按一下k1键，发光二极管led停止闪动，表明进入了当前时间的设置状态，k2键为小时设置键，每按一下小时增加1， k3键为分钟设置键，每按一下，分钟数值增加1，设置完成后，要按一下k4键，led灯恢复闪动，进入正常走时状态。 第二章：系统硬

7、件的设计一、单片机at89c51芯片简介at89c51是一个低电压，高性能cmos型8位单片机，片内含4kb的可反复擦写的flash只读程序存储器（rom）和128b的随机存取数据存储器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准mcs-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的at89c51为用户提供了许多高性价比应用场合，可灵活应用于各种控制领域。at89c51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（i/o）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，at89

8、c51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的flash存储器可有效地降低开发成本。主要特性：与mcs-51 兼容 4k字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年 全静态工作：0hz-24hz三级程序存储器锁定 1288位内部ram32可编程i/o线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路引脚使用说明：vcc：供电电压。gnd：接地。 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。

9、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，

10、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at89c51的一些特殊功能口，如下所示：管脚备

11、选功能：p3.0rxd（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）p3.4t0（记时器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。st：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。

12、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

13、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。振荡器特性:xtal1和xtal2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，xtal2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度.如图2.1图2.1 at89c51芯片管脚图二、直流电源的设计 在电力电子中，整流电路主要由变压

14、器、桥式整流电路、滤波电路、稳压电路组成，根据整流电路的主要组成，我选用初、次级线圈之比为1:0.04的变压器tran-2p2s,桥式整流集成电路br1,电容c1、c2构成滤波电路以及集成稳压芯片7805组成，电路图如图2-1：图2.2 直流电源原理图三、时钟电路的设计 单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。本系统中at89c51单片机采用内部时钟方式。最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2mhz12mhz之间。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小和振荡电路起振速度有少许影响，一般可在20pf100pf之间取值。at

15、98c51单片机的时钟电路。如图2-3所示：图2.3 时钟电路原理图四、数码管显示电路led是发光二极管显示器的缩写。led显示器由于结构简单，价格便宜，体积小，亮度高，电压低，可靠性高，寿命长，响应速度快，配置灵活，与单片机接口方便而得到广泛应用。led显示器是由若干个发光二极管组成显示字段的显示部件，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔划发光，控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。led显示器有多种形式，如：“米”字型显示器，点阵显示器和七段数码显示器等。本系统采用四位共阳极led数码显示管，a-f及dp八个引脚分别接一个电阻与p0.0-p0.7八个管脚相连。共阳极引脚1-4分

16、别与q1-q4三极管集电极相连，三极管的基极分别通过一个限流电阻与p2.3-p2.0相连。电路图如图2.4：图2.4 数码显示电路原理连接图五、复位电路的设计当振荡电路工作，并且在rst引脚加上一个至少保持俩个机器周期的高电平，就能完成一次复位，复位方式有上电复位和按键复位两种，这里我使用按键复位方式，利用rc微分电路产生的正脉冲来达到复位的目的，该正脉冲的持续时间大于两个机器周期，如图2.5：图2.5 复位电路原理图六、按键电路的设计此次按键电路的设计k1-k4分别接到p2.4-p2.7，另一端共接地，用以调时及定闹钟如图2.6：图2.6 按键电路原理图第三章：系统软件的设计一、走时功能的设

17、计 单片机时钟实现走时功能使用了两个子程序：定时器子程序init_timer和中断服务子程序to_srv主要服务子程序。其中，定时器子程序init_timer的作用每隔5ms产出一次中断信号，中断服务子程序to_int的主要作用记载中断的次数。 1、定时器子程序init_timer：init_timer:mov tmod,#00000000b mov ie, #10000010b mov tl0,#(8192-4900)mod 32 mov th0,#(8192-4900)/32 setb tro ret 2 .中断服务程序to_srv:to_srv:push accmov tl0,#(819

18、2-4900)mod 32mov th0 #(8192-4900)/32inc dedamov a,dedacjne a,#200,tt1mov deda,#0cpl wledinc secmov a,seccjne a,#60,tt1inc minmov sec,#0mov a,mincjne a,#60,tt1inc hourmov min,#0mov a,hourcjne a,#24,tt1mov sec,#0mov min,#0mov hour,#0tt1:pop accreti二、显示功能的设计单片机电子闹钟实现显示功能的子程序有：转换时、分子程序conv和扫描显示子程序disp。先

19、通过转换时、分程序，把由中断服务程序产生的小时数据转换成适应led数码管显示的数据，并存入到数码管显示内存中，再经扫描显示子程序disp，便能在led数码管上显示出时间。1、转换时、分子程序conv: conv: mov a,hour mov b,#10 div ab mov dptr,#table movc a,a+dptr mov buf,a mov a,b movc a,a+dptr mov buf+1,a mov a,min mov b,#10 div ab mov dptr,#table movc a,a+dptr mov buf+2,a mov a,b movc a,a+dptr

20、mov buf+3,a rettable: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h,86h,8eh2、扫描显示子程序disp: disp: mov r0,#buf mov r2,#4 mov acc,#11110111bs1: push acc mov a,r0 mov p0,a pop acc mov p2,acc mov r5,#2 acall delay rr a inc r0 djnz r2,s1 ret三、调整时间功能的设计set_time是调整时钟时间子程序。当单片机时钟每次启动时，都需要重

21、新设置目前时钟的时间，程序如下：set_time: clr tr0 mov sec,#0 lo: acall disp jb k2,l1 jnb k2,$ inc hour mov a,hour cjne a,#24,l11 mov hour,#0 l11: acall conv acall disp jmp l0 l1:jb k3,l2 jnb k3,$ inc minmov a,mincjne a,#60,l21mov min,#0l21: acall conv acall disp jmp l0l2: jb k4,l0 jnb k4,$acall bz acall led_blsetb

22、tr0ret四、喇叭和指示灯等功能的设计1、计时单元清零子程序init: mov deda,#0 mov sec,#0 mov min,#0 mov hour,#0 ret2、蜂鸣器鸣响一声子程序bz: mov r6,#250b1:acall dex cpl spk djnz r6,b1 mov r5,#50 acall delay ret3、工作指示灯闪烁子程序led_bl: mov r4,#6le1:cpl wled mov r5,#25 acall delay djnz r4,le1 ret4、延时子程序delay: mov r6,#10d1:mov r7,#100 djnz r7,$

23、djnz r6,d1 djnz r5,delay ret5、蜂鸣器短暂延时子程序dex:mov r7,#180de1:nop djnz r7,de1ret五、闹铃功能的设计 闹铃功能由设置闹铃时间子程序、加载闹铃时间子程序、检查闹铃时间子程序和执行闹铃时间处理子程序构成。1、设置闹铃时间子程序：set_atime: acall convan0: acall disp jb k2,n1 jnb k2,$ inc hh mov a,hh cjne a,#24,n11 mov hh,#0n11: acall convaacall dispjmp n0 n1: jb k3,n2 jnb k3,$ in

24、c mm mov a,mm cjne a,#60,n21 mov mm,#0 n21: acall conva acall disp jmp n0 n2:jb k4,n0 jnb k4,$ acall led_bl acall conv ret2、加载闹铃时间数据子程序： conva: mov a,hh mov b,#10 div ab mov dptr #table movc a,a+dptr mov buf,a mov a,b movc a,a+dptr mov buf+1,a mov a,mm mov b,#10 div ab mov dptr #table movc a,a+dptr

25、mov buf+2,a mov a,b movc a,a+dptr mov buf+3,a ret 3、检查闹铃时间子程序： time_pro jb alb,t13rett13: mov a,hour mov b,hh cjne a,b,bk mov a,min mov b,mm cjne a,b,bk待添加的隐藏文字内容2 acall time_outbk: ret4、执行闹铃时间处理子程序： time_out: x1:acall led_bl acall bz jb k4,x1jnb k4,$acall led_blclr alrret六、时钟主程序1、程序初始化：alb equ 20h.0 buf equ 30h hour equ 34h min equ 35h sec equ 36h deda equ 37h hh equ 38h mm equ 39h k1 equ p2,4 k2 equ p2.5 k3 equ p2.6 k4 equ p2.7 spk equ p3.4 wled equ p1.0 org 0h jmp main org 0bh jmp to_srv2、主程序main: clr alb acall bz acall bz acall led_bl acall init acall init_timer