定时闹铃的设计

1、武汉理工大学微处理器与微控制器应用课程设计说明书目 录1 技术指标12 设计方案及原理12.1 设计原理12.2 相关器件的选择22.2.1按键的选择22.2.2显示器的选择22.2.3发音部分的设计22.2.4显示器驱动电路23 实现方案33.1 硬件部分33.2实现电路仿真连线图44 模块功能分析54.1 主程序部分的设计54.2 中断定时器的设置54.3 计时函数64.4 键盘扫描函数84.4 闹钟子函数85 调试过程及结论95.1 Proteus仿真结果95.2 调试过程中出现的问题105.3 实验结论106 心得体会107 参考文献118 附录11定时闹铃的设计1 技术指标以89s5

2、1单片机为核心芯片，设计一个定时闹铃，要求如下：1.能够显示定时的时间2.定时时间到让相应的发光二极管发光2 设计方案及原理2.1 设计原理根据相关的要求，本设计以AT89C51芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个结构简单，功能齐全的电子时钟，它由5V直流电源供电。在硬件方面，除了CPU外，使用八个七段LED数码管来进行显示，LED采用的是动态扫描显示，使用74LS245芯片进行驱动。通过LED能够较为准确地显示时、分、秒。四个简单的按键实现对时间的调整。软件方面采用C语言编程。整个电子钟系统能完成时间的显示、调时、校时和三组定时闹钟的功能。系统原理图如图一所示。图一 系统原理图2.2

3、相关器件的选择2.2.1按键的选择方案一：4×4矩阵式键盘。如果选择此方案，那么在修改时钟或设置闹铃时间时就可以直接从键盘输入，方便、快捷，但程序较为复杂。 方案二：独立式按键。如果设置过多按键，将会占用较多I/O口，而且会给布线带来不便，因此，此方案适用于按键较少的情况。如果选择此方案，由于按键较少，在修改时间或设置闹铃时间时就不能直接输入，只能通过加或减完成，稍为麻烦一些，但其程序简单。 由于并不需要经常修改时间和设置闹铃时间，而且方案二的程序简单，按键少、成本低，因此，选择方案二。2.2.2显示器的选择方案一：液晶显示器。如果选择此方案，将会降低系统的功耗，这样就可以用电池供电

4、，便于携带。但液晶显示器的驱动电路复杂，使用起来有一定的难度。 方案二：用数码管作为显示器。数码管的驱动电路简单，使用方便，如果选择了此方案，那么在夜间看时间的时候就不需要有光源，非常方便。其缺点是功耗较大。由于数码管使用起来较为方便，在夜间看时间也很方便，因此我选择了方案二。2.2.3发音部分的设计通过三极管放大后驱动蜂鸣器工作，再通过软件这时产生等时时间方波驱动蜂鸣器发出间断嘀声，这样就可以省去硬件振荡电路，降低成本。2.2.4显示器驱动电路由于通过数码管公共及的电流较大且避免过多地使用分立元件，采用了一片74LS245来驱动段码，用P3口作位码驱动。3 实现方案3.1 硬件部分根据系统电

5、路图，所以给出相应芯片以及引脚的功能。1. 段码驱动器74LS245引脚图如图二所示。74LS245是常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。图二 段码驱动器74LS245引脚图2.单片机控制芯片89C51引脚图如图三所示 ，89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）

6、的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL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，ATMEL的89C51是一种高效微控制器。图三 89C51引脚图 3.2实现电路仿真连线图图四 实现电路仿真连线图 4 模块功能分析4.1 主程序部分的设计程序部分主要采用了程序结构的模块化设计，避免了一些函数的不必要的重复书写，使程序变得单间易懂。程序在执行时，主程序要须通过调用子函数就可完成相应的功能 。主程序流程图如图五所示。图五 主程序流程

7、图4.2 中断定时器的设置数字电子钟设计中主要使用定时器T0中断ET0，利用ET0中断进行计时时间的自增，从而实现计时功能。AT89C51有两个通用定时/计数器。两者均可配置为定时器或事件计数器。另外增加了定时器T0/T1,溢出时T0/T1脚自动翻转的功能选项。 用作“定时器”功能时，每经过一个机器周期，寄存器值加1。 用作“计数器”功能时，寄存器在对应的外部输入管脚T0/T1上每发生一次1到0的跳变时加1。使用该功能时，外部输入每个机器周期被采样一次，中断定时的流程图如图六所示。图六 中断定时的流程图4.3 计时函数计时函数部分，主要是通过单片机定时中断来计时，每产生一次中断标志位flag加

8、1，当flag加满20次为1秒，然后把flag清0把秒存储单元加1。然后再依次判断分、时。其流程图如下图七所示。 图七 计时函数流程图4.4 键盘扫描函数这些函数主要是判断是否有按键按下，并根据相应按键按下的情况调用相关函数执行，其相关流程图如下图八。图八 键盘扫描函数流程图4.4 闹钟子函数闹钟时间的判别主要是通过设定时间与实时时间对逐位对比确定是否进行闹铃。其流程图如图九所示。图九 闹钟子函数流程图5 调试过程及结论5.1 Proteus仿真结果图十 实验过程仿真图硬件部分设置了的三个按键S1、S2、S3、S4。当按键S1第一次按下时，停止计时进入闹钟1的秒设置，当按键S1第二、第三次按下

9、时，分别进入闹钟1的分设置和时设置，当按S1第四 、第五、第六次按下时分别进入闹钟2的秒、分、时设置，当按S1第七 、第八、第九次按下时分别进入闹钟3的秒、分、时设置，当按S1第十 、第十一、第十二次按下时分别进入时间的秒、分、时设置，在S1按下的各阶段，可用按键S2、S3进行时间和闹铃时间的时、分、秒进行加减设置；当按键S1第十三次按下时恢复到时间显示功能。当显示的时间和定时设置的时间一致时，蜂鸣器发出等时间断蜂鸣声，闹铃时间设置为60秒。在各个闹钟设置阶段，如果有S4按下，则相应闹钟功能关闭或开启；如在闹铃时有S4按下则提前停止闹铃。5.2 调试过程中出现的问题在调试过程中，遇到了许许多多

10、的问题，前期设计出现部分不足：如位选闪烁功能不能实现、闹钟的开启与关闭、间断蜂鸣声等。这些只是软件设计时相应功能部分还不完善造成。不过经仔细思考和程序的完善，最终将软件设计改进，并完全可以很好实现所有要求的功能。5.3 实验结论 通过实验仿真结果可以得出，功能上基本达标：时钟的显示，调时功能、校时功能、闹铃功能、闹钟设置功能。并且在此基础上，可以进行多个闹钟的设定，其精确度完全可以满足日常生活显示时间的需要；调时功能，方便快捷；校时功能保证了时钟准确和可靠性，闹钟响铃还有扩展成音乐闹钟的余地。6 心得体会通过本次实验，让我深深感受到了自己能力的不足，本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前

11、没有做过相关的单片机实验但通过这次设计我学会了很多东西，比如说应该脑袋中先有一个总体的框架，电子闹铃的具体实现需要哪几个功能模块的功能，这都要考虑好，然后对每一个小模块流程进行分析，最后进行综合，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，虽然以前写过几次程序，但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事，比如写一个程序看其功能很少认为编写程序简单，但到编程的时候才发现一些细微的知识或低级错误经常犯做不到最后常常失败，所以有些东西只有学精弄懂并且要细心才行，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。从这次的课程设计中，不仅仅考察了自己独立思考和独立解决问题的能力，也让我在利用

12、单片机设计一些和我们日常相关的小东西学到了很多，让我真真正正的意识到，科技与生活的的联系是多么的紧密，科技也使得我们的生活有了更多的方便，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的练习的过程中才能提高，我想这就是我在这次课程设计中的最大收获。7 参考文献1 胡汉才，单片机原理及应用M，北京：清华大学出版社，20042凌玉华，单片机原理及应用系统设计M,长沙：中南大学出版社，20063张毅刚，MCS-51单片机应用设计M，哈尔宾：哈尔宾工业大学出版社，1997 4 陈光东，单片机微型计算机原理与接口技术M，武汉：华中理工大学出版社，1

13、9985何立明，单片机应用系统设计M，北京：北京航空航天大学出版社，19906王荣良，计算机接口技术M，北京：电子工业出版社，20038 附录#include<reg51.h> /头文件 #include<intrins.h>#define uchar unsigned char /宏定义#define uint unsigned intsbit key1=P10; /位声明 sbit key2=P11;sbit key3=P12;sbit key4=P13;sbit fmq=P21;uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0

14、x92, 0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0x0ff; /数码管显示的数值void jia(); /函数声明 void jian(); uchar table18,table28,table38,table48; /数组定义，数组内含有8个数值uchar shi=12,fen=0,miao=0; /时间显示初始值uchar shi1,fen1,miao1,shi2,fen2,miao2,shi3,fen3,miao3; /定义全局变量uchar shi4,fen4,miao4;uchar flag, flag1, wss, cnt, cnt1, alm1, alm2, alm

15、3;/ 1秒 等时 位闪 次数 校时 闹1 闹2 闹3uint flag2;/ 蜂鸣 void delay(uchar i) / 延时函数，用于动态扫描数码管 uchar x,y; for(x=i;x>0;x-) for(y=120;y>0;y-); void init() / 初始化函数 TMOD=0x01; /工作方式1 TH0=0x3c; /定时时间为：50ms(65536-50000)/256 TL0=0x0b0; /(65536-50000)%256 ET0=1; /打开定时器 EA=1; /开总中断 TR0=1; /启动定时器 void display() / 显示子函

16、数，用于显示时间数值 uchar i,j; if(cnt!=10|wss=0) table10=miao%10; /分离秒的个位与十位 table11=miao/10; else table10=table11=11;if(cnt!=11|wss=0) table13=fen%10; /分离分的个位与十位 table14=fen/10; else table13=table14=11;if(cnt!=12|wss=0) table16=shi%10; /分离时的个位与十位 table17=shi/10; else table16=table17=11; table12=table15=10;

17、j=0x7f; for(i=0;i<=7;i+) /从秒到时的扫描 P3=j; P0=tabletable1i; /显示数值 delay(10); j=_cror_(j,1); /循环右移 void display1() / 显示子函数，用于显示定时1时间 uchar i,j; if(alm1=0) if(cnt!=1|wss=0) table20=miao1%10; /以下含义同上 table21=miao1/10; else table20=table21=11; if(cnt!=2|wss=0) table23=fen1%10; table24=fen1/10; else tabl

18、e23=table24=11; if(cnt!=3|wss=0) table26=shi1%10; table27=shi1/10; else table26=table27=11; else table20=table21=table23=table24=table26=table27=10; table22= table25=10; j=0x7f; for(i=0;i<=7;i+) P3=j; P0=tabletable2i;delay(10); j=_cror_(j,1); void display2()/ 显示子函数，用于显示定时2时间 uchar i,j; if(alm2=0)

19、 if(cnt!=4|wss=0) table30=miao2%10; /以下含义同上 table31=miao2/10; else table30=table31=11; if(cnt!=5|wss=0) table33=fen2%10; table34=fen2/10; else table33=table34=11;if(cnt!=6|wss=0) table36=shi2%10; table37=shi2/10; else table36=table37=11; else table30=table31=table33=table34=table36=table37=10; table

20、32= table35=10; j=0x7f; for(i=0;i<=7;i+) P3=j; P0=tabletable3i;delay(10); j=_cror_(j,1); void display3() / 显示子函数，用于显示定时3时间数值 uchar i,j; if(alm3=0) if(cnt!=7|wss=0) table40=miao3%10; /分离秒的个位与十位 table41=miao3/10; else table40=table41=11;if(cnt!=8|wss=0) table43=fen3%10; /分离分的个位与十位 table44=fen3/10;e

21、lse table43=table44=11;if(cnt!=9|wss=0) table46=shi3%10; /分离时的个位与十位 table47=shi3/10;else table46=table47=11; else table40=table41=table43=table44=table46=table47=10; table42= table45=10; j=0x7f; /从秒到时的扫描 for(i=0;i<=7;i+) P3=j; P0=tabletable4i; /显示数值delay(10); j=_cror_(j,1); /循环右移 void shijian() /

22、 时间子函数 if(flag>=20) /判断是否到一秒 wss=wss; flag=0; /到了，则标志位清零 if(cnt1!=0) miao4+; /秒加1 if( miao4>59) /判断秒是否到60s miao4=0; /到了，则清零 fen4+; /分加1 if(fen4>59) /以下含义同上 fen4=0; shi4+; if(shi4>23) shi4=0; else miao+; /秒加1 if( miao>59) /判断秒是否到60s miao=0; /到了，则清零 fen+; /分加1 if(fen>59) /以下含义同上 fen=

23、0; shi+; if(shi>23) shi=0; void key_scan()/ 键盘扫描子函数 if(key1=0) while(!key1) /防止掉显 if(cnt=1|cnt=2|cnt=3) display1(); if(cnt=4|cnt=5|cnt=6) display2(); if(cnt=7|cnt=8|cnt=9) display3(); if(cnt=0|cnt=10|cnt=11|cnt=12|cnt=13) display(); cnt+; /记下按键key1按下的次数 if(cnt=10&&cnt1=0) miao4=miao; fen4

24、=fen;shi4=shi;cnt1+;if(cnt=13) cnt=0; if(cnt1=1) miao=miao4; fen=fen4; shi=shi4; cnt1=0; if(key2=0) /判断key2是否按下 while(!key2) /防止掉显 if(cnt=1|cnt=2|cnt=3) display1(); if(cnt=4|cnt=5|cnt=6) display2(); if(cnt=7|cnt=8|cnt=9) display3(); if(cnt=0|cnt=10|cnt=11|cnt=12|cnt=13) display(); jia(); if(key3=0)

25、/判断key3是否按下 while(!key3) /防止掉显 if(cnt=1|cnt=2|cnt=3) display1(); if(cnt=4|cnt=5|cnt=6) display2(); if(cnt=7|cnt=8|cnt=9) display3(); if(cnt=0|cnt=10|cnt=11|cnt=12|cnt=13) display(); jian(); /调用减1子函数 if(key4=0) /判断key4是否按下 while(!key4) /防止掉 if(cnt=1|cnt=2|cnt=3) alm1=alm1; display1(); if(cnt=4|cnt=5|

26、cnt=6) alm2=alm2; display2(); if(cnt=7|cnt=8|cnt=9) alm3=alm3; display3(); if(cnt=0|cnt=10|cnt=11|cnt=12|cnt=13) display(); void jia() / 加1子函数 if(cnt=1) /判断key1按下的次数是否为1 miao1+; /是，则秒加1 if(miao1>59) /判断秒是否大于60，是，则秒清零 miao1=0; if(cnt=2) /以下含意同上 fen1+; if(fen1>59) fen1=0; if(cnt=3) shi1+; if(shi

27、1>23) shi1=0; if(cnt=4) miao2+; if(miao2>59) miao2=0; if(cnt=5) fen2+; if(fen2>59) fen2=0; if(cnt=6) shi2+; if(shi2>23) shi2=0; if(cnt=7) miao3+; if(miao3>59) miao3=0; if(cnt=8) fen3+; if(fen3>59) fen3=0; if(cnt=9) shi3+; if(shi3>23) shi3=0; if(cnt=10) miao+; if(miao>59) miao

28、=0;cnt1+; if(cnt=11) fen+; if(fen>59) fen=0;cnt1+; if(cnt=12) shi+; if(shi>23) shi=0;cnt1+; void jian() / 减1子函数 if(cnt=1)/判断key1按下的次数是否为1，是则秒减1 miao1-; if(miao1=255)/判断秒是否减到255，是，则秒置59 miao1=59; if(cnt=2)/以下含意同上 fen1-; if(fen1=255) fen1=59; if(cnt=3) shi1-; if(shi1=255) shi1=23; if(cnt=4) miao

29、2-; if(miao2=255) miao2=59; if(cnt=5) fen2-; if(fen2=255) fen2=59; if(cnt=6) shi2-; if(shi2=255) shi2=23; if(cnt=7) miao3-; if(miao3=255) miao3=59; if(cnt=8) fen3-; if(fen3=255) fen3=59; if(cnt=9) shi3-; if(shi3=255) shi3=23; if(cnt=10) miao-; if(miao=255) miao=59;cnt1+; if(cnt=11) fen-; if(fen=255) fen=59;cnt