毕业设计(论文)-基于AT89C51单片机的定时闹钟系统设计

单片机的定时闹钟2摘要本设计是简单定时闹钟系统，不仅能实现系统要求的功能：(1)能显示时时-分分-秒秒，(2)能设定和修改定时时间，(3)定时时间到后能发出报警声；而且还有附加功能，即还能设定和修改当前所显示的时间。本设计采用单片机AT89C51作为核心元件，12MHZ晶振，由P0口输出所要显示的字形段码，由P2口输出字位信号。在其基础上扩展外围芯片与电路，附加时钟电路及LED电路。LED采用共阴极接法，低电平有效选中相应的LED。单片机具有集成度高、功能强、通用性好、特别是它能耗低、价格便宜、可靠性高、抗干扰能力强和使用方便等独特的优点，所以单片机现在广泛的应用到家用电器、机电产品、儿童玩具、机器人、办公自动化产品等领域。为了进一步的熟悉并掌握单片机的应用及开发，认真的做好此次课程设计非常必要。一个单片机的定时闹钟系统离不开软件和硬件，硬件是软件的依托，软件是硬件的内核。设计硬件电路时应该先设计一个单片机的最小系统，它是单片机应用系统的设计基础，然后在此基础上添加外围器件，如显示器、按键等构成闹钟的硬件电路图。在设计应用程序时遵循模块化的设计方法，在明确了设计方向之后按照分成的几大模块分别画出流程图，然后根据流程图写出程序，在每个模块编写好之后分别调试、修改、完善。最后在主程序下调用再次调试、修改。软硬件都设计好之后在Proteus环境下仿真，看它们是否配套，只有在Proteus下仿真没有出现问题才能说明设计的定时闹钟成功了。本次设计严格按照上面的步骤，经过多次的修改、完善后终于可以在Proteus下很好的运行，设计成功。通过这次设计让我更深入了解单片机基本电路、如何控制和定时器和中断编程的基本方法，从而锻炼了我学习、设计和开发软、硬件的能力。单片机的定时闹钟3目录1．概述.............................................................41.1单片机简介...................................................41.2本设计简介..................................................52．系统总体方案及硬件设计...........................................62.1本设计总体方案...............................................62.2单片机AT89C51简介...........................................62.3数码管显示电路..............................................92.4本设计输入输出电路.........................................113软件设计.........................................................133.1系统软件设计说明............................................133.2LED的编程思想..............................................133.3程序调试...................................................133.4程序流程图.................................................144Proteus软件仿真.................................................164.1仿真步骤....................................................164.2仿真过程中出现的错误及解决措施.............................164.3仿真结果....................................................16（1）设定当前时间..............................................17（2）设定定时时间..............................................185课程设计体会.....................................................23参考文献...........................................................24附1：源程序代码...................................................25附2：系统原理图...................................................34单片机的定时闹钟41．概述1.1单片机简介单片机基本概念单片机是一种特殊的计算机，它是在一块半导体上集成了CPU、存储器、以及输入输出接口电路，这种芯片被称为单片微型计算机，简称单片机。由于单片机的集成度高、功能强、通用性好，贴别是他具有体积小、重量轻、能耗低、价格便宜、可靠性高、抗干扰能力强和使用方便等特点，使的单片机迅速得到了推广，目前已成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部件。单片机产生与发展单片机是应工业测控系统数字化、智能化的迫切要求提出的。超大规模集成电路的出现，通用CPU及其外围电路技术的发展成熟，伟大偏激的诞生和发展提供了可能。单片机的发展完全从工业测控对象、环境、接口等特点出发，不断增强其控制功能，保证在工业测控环境中的可靠性，器接口界面也是按照能灵活、方便的构成工业测控用计算机系统而设计的。它的出现标志着计算机技术在工业领域中的应用开始走向完善与成熟。8位单片机从1976年开始至今，其技术已有了巨大的发展，目前仍是单片机的主流机型。其发展阶段大致分为单片机探索阶段、单片机完善阶段、MCU形成阶段和MCU完善阶段。单片机的发展方向（1）主流机型发展趋势（2）全盘CMOS化趋势（3）RISC体系结构的大发展（4）大力发展专用性单片机(5)单片机中的软件嵌入单片机的应用领域（一）单机应用（1）智能产品（2）智能仪表（3）测控系统单片机的定时闹钟5（4）智能接口（二）多机应用（1）多功能弥散系统（2）并行多机控制系统（3）局部网络系统单片机分类（1）按应用领域（2）按通用性（3）按总线结构分（4）按位数分类1.2本设计简介课程设计的目的和意义课程设计是在学完《单片机原理及接口技术》课程之后综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并在实验室实现，从而加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为走出校门从事单片机应用的相关工作打下基础.课程设计的要求1）能显示：时时—分分—秒秒2）能够设定定时时间、修改定时时间3）定时时间到能发出报警声课程设计的内容这一次课程设计，所设计的是一个定时闹钟，能显示时-分-秒，能够设计定时时间，修改定时时间，并且定时时间到了能发出报警声。设计的部分分为软件及硬件，软件部分写出闹钟的工作方式以及它是如何工作的，而硬件部分是软件的载体，画出正确的电路图然后在软件的控制下才能使设计的定时闹钟正常工作。单片机的定时闹钟62．系统总体方案及硬件设计2.1本设计总体方案本设计使用的是单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大，而且可以随时的更新系统，进行不同状态的组合。本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，利用7段共阴LED作为显示器件。接入共阴LED显示器，可显示时，分钟，秒，单片机外围接有定时报警系统，定时时间到，扬声器发出报警声，提示预先设定时间电器的起停时间到，从而控制电器的起停。电路由下列部分组成：时钟电路、复位电路、控制电路、LED显示，报警电路，芯片选用AT89C51单片机。2.2单片机AT89C51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，AT89C51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单片机的定时闹钟7·128×8位内部RAM·32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。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AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：管脚……备选功能P3.0……RXD（串行输入口）单片机的定时闹钟8P3.1……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。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。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，A