单片机课程设计定时闹钟

太原理工大学现代科技学院单片机原理与接口技术课程设计设计名称定时闹钟专业班级通信12-2班学号姓名指导教师太原理工大学现代科技学院课程设计任务书注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）指导教师签名：温景国日期：2015.3.1专业班级学生姓名课程名称“单片机原理与应用技术”课程设计设计名称定时闹钟设计周数1.5指导教师温景国设计任务主要设计参数设计一个以单片机为核心的定时闹钟。主要设计参数：1、显示范围：00：00：00--23：59：59；2、可以校对时间；3、可以设置闹钟时间；4、时间到报警；5、可以解除报警；6、动态显示方式。设计内容设计要求1．硬件电路设计：(1)MCU主电路设计；(2)IO接口电路设计；(3)LED显示接口电路设计。2．软件设计：(1)初始化程序设计；(2)各功能模块设计；3．软件硬件调试。主要参考资料1．单片机原理与接口技术，李晓林等，电子工业出版社，2015。2．微型计算机控制技术，潘新民等，人民邮电出版社，1999。3．单片机应用系统设计技术，张齐等，电子林业出版社，2010。学生提交归档文件课程设计说明书1份目录1引言...........................................................WE2概述............................................................12．1设计意义..................................................12．2设计任务..................................................12．3设计系统的主要功能........................................13系统总体方案设计................................................23.1系统总体方案.............................................23.2系统设计方框图.............................................24硬件设计........................................................24.1芯片：AT89C51..............................................24.2喇叭:SPEAKER...............................................54.3时钟电路...................................................54.4显示器模块的设计...........................................55软件设计........................................................75.1划分模块...................................................75.2程序流程图.................................................75.3模块程序...................................................85.3.1时间的设置程序........................................85.3.2闹钟时间的设置程序...................................105.3.3喇叭响应程序.........................................125.4数码显示..................................................136软件仿真.......................................................147课程设计体会...................................................16太原理工大学现代科技学院课程设计专业班级学号姓名成绩1引言1.1单片机的发展史单片机是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。随着大规模集成电路技术的发展，可以将中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）定时器\计数器以及输入/输出（I/O）接口电路等主要计算机部件，集成在一块电路芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上，都已具有了微机系统的含义。由于单片机能独立执行内部程序，所以又称它为微型控制器（Microcontroller）。单片机自从问世以来，性能在不断的提高和完善，它不仅能够满足很多应用场合的需要，而且具有集成度高、功能强、速度快、体积小使用方便、性能可靠、价格低廉等特点。因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信、智能接口、商业营销等领域得到广泛的应用，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视，所以更扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单片机技术的发展，单片机的发展史大致可分为三个阶段。第一阶段（1976-1978）：初级单片机微处理阶段。该时期的单片机具有8位CPU，并行I/O端口、8位时序同步计数器，寻址范围4KB，但是没有串行口。第二阶段（1978-1982）：高性能单片机微机处理阶段，该时期的单片机具有I/O串行端口，有多级中断处理系统，15位时序同步技术器，RAM、ROM容量加大，寻址范围可达64KB。第三阶段（1982-至今）：8位单片机微处理改良型及16位单片机微处理阶段。1.2单片机的应用由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：(1)单片机在智能仪表中的应用单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。(2)单片机在机电一体化中的应用机电一体化是机械工业发展的方向。机电一……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………太原理工大学现代科技学院课程设计体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微机控制床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。(3)单片机在实时控制中的应用单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。(4)单片机在分布式多机系统中的应用在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。(5)单片机在人类生活中的应用自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。1.3单片机发展趋势目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，其发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势：(1)CMOS化近年，由于CHMOS技术的进小，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）、CHMOS…………………………………装……………………………………订………………………………………线……………………………………………太原理工大学现代科技学院课程设计工艺以及CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTT的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已大于TTL电路。因而，在单片机领域，CMOS电路正在逐渐取代TTL电路。(2)低功耗化单片机的功耗已从mA级，甚至1uA以下；使用电压在3~6V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。(3)低电压化几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在3~6V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。目前0.8V供电的单片机已经问世。(4)低噪声与高可靠性为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。1.4数字时钟方案论证比较数字时钟系统可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。若用单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，那么就降低了硬件电路的复杂性，而且其成本也有所降低，所以在该设计与制作中采用AT89S52单片机，它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机，内带有8KB的Flash程序存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。另外，AT89S52的指令系统和引脚与8051完全兼容，片内有256B的RAM、32条I／O口线、2个16位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等，具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏，由此可见使用单片机作为数字时钟的核心器件将更加具有快捷、高效的性能。2课题概述2．1设计目的本设计是一个定时闹钟，它仅使用单片的20引脚单片机完成闹钟的全部功…………………………………装……………………………………订………………………………………线……………………………………………太原理工大学现代科技学院课程设计能。设计目的是为了学习和巩固单片机知识，使对已学过的基础知识能有更深入的理解，学会独立思考、独立思考、独立工作，以及提高对所学应用基本理论分析和解决实际问题的能力。2．2设计任务本文设计的定时闹钟采用AT89C51芯片，用汇编语言进行编程，时、分、秒用6位LED数码管显示。在电路中通过四个按键S1、S2、S3和S4来进行定时和调时，定时时间到通过喇叭发出报警声。2．3设计系统的主要功能显示范围：00：00：00--23：59：59；可以校对时间；可以设置闹钟时间；时间到报警；可以解除报警；动态显示方式。3系统总体方案设计3.1系统总体方案1）由于要显示数字时间，所以需要6位数码管。2）时间的定时用时钟电路，修改时间和定时用手动按键控制，报警声通过喇叭发出。3)AT89C51单片机加上外围器件（数字显示器7SEG-MPX6-CC-BLUE，RESPACK-8排阻和