基于单片机定时闹钟的设计

本科毕业课程（设计）（设计目）题：单片机定时闹钟设计学院：明德学院专业：电子信息工程班级：电信12151学号：122003110811学生姓名：袁杰指导教师：王许2015年6月23号贵州大学本科毕业课程（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的课程设计，是在指导老师的指导下独立进行研究所完成。在文本设计中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。课程（设计）作者签名：袁杰日期：2015/6/23I摘要本设计是单片机定时闹钟系统，不仅能实现系统要求的功能，而且还有附加功能，即还能设定和修改当前所显示的时间。本次设计的定时闹钟在硬件方面就采用了AT89C51芯片，用6位LED数码管来进行显示。LED用P0口进行驱动，采用的是动态扫描显示，能够比较准确显示时时—分分—秒秒。通过S1、S2、S3、和S4四个功能按键可以实现对时间的修改和定时，定时时间到喇叭可以发出报警声。在软件方面采用汇编语言编程。整个定时闹钟系统能完成时间的显示，调时和定时闹钟、复位等功能，并经过系统仿真后得到了正确的结果。关键字：单片机、AT89C51、定时闹钟、仿真AbstractThisdesignisasingle-chiptimingalarmsystem,cannotonlyrealizethefunctionofsystemrequirements,andthereareadditionalfunctions,whichcansetupandmodifythedisplaytime.TimingalarmclockthisdesignadoptstheAT89C51chiponthehardwareside,with6LEDdigitaltubetodisplay.LEDP0exportdriven,byusingdynamicscanningdisplay,canaccuratelydisplayalways-sub-secondsseconds.ThroughtheS1,S2,S3,andS4fourfunctionkeyscanbeachievedonthetimechangesandtiming,timingtothehorncansendoutalarmsound.Usingassemblylanguageprogramminginthesoftware.Thetimingclocksystemhasfunctionsoftimedisplay,timingandtimingalarmclock,resetandotherfunctions,andthesystemsimulationtoobtaincorrectresults.Keywords:singlechipmicrocomputer,AT89C51,alarmclock,simulatio电信12151袁杰II1.绪论······································································································11.1设计的目的与意义························11.2国内外现状···························11.3单片机发展趋势·························11.4设计中有哪些难点························21.5设计步骤····························22.硬件设计································································································32.1方案论证····························32.2系统设计原理··························32.3单片机AT89C51简介·······················32.4数码管显示电路·························62.6喇叭:SPEAKER··························73系统的软件设计·······················································································73.1系统的软件设计与说明······················73.2程序调试····························83.3程序流程图···························84.参考程序································································································95.致谢·····································································································16电信12151袁杰11.绪论1.1设计的目的与意义本设计的目的是使学生能够熟练的掌握单片机简单的设计流程，能够合理的设计出简单易实现的设计，从而让自己对科技的兴趣更浓。在信息时代，计算机的应用无处不在，带有像单片机一类嵌入式处理器的小型智能化电子产品，已经成为家用电器的主流，市场需求前景广阔，因此，掌握小型单片机应用系统设计方法，已成为当今电子应用工程师所必备的技能，定时闹钟具备小型单片机应用系统的一切要素，其结构简单、成本低廉、走时精确、设置方便，所以智能化方面有广泛的用途。1.2国内外现状单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片。在单片机（Microcontroller)出现后，计算机才真正地从科学的神圣殿堂走入寻常百姓家，成为广大工程技术人员现代化技术革新，技术革命的有利武器。目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用。彩电，冰箱，空调，录像机，VCD，闹钟，遥控器，游戏机，电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地溶入我们每个人的生活之中。单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。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工艺以及CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL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。电信12151袁杰2(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施。1.4设计中有哪些难点在设计的过程中遇到问题是不可避免的，我遇到了很多问题，如下所示；1.做实物时无法驱动数码管显示，后来了解到可以加锁存器，如74LS253,74LS573等等，还可以加三极管用来加大电流。当然如果换成液晶显示屏的话就不需要考虑驱动不了的问题了。2.烧程序时没发烧进去，需要改变最高和最低波特率，才能按照步骤把程序烧进去。3.复位电路在实物中可以运行，但是在仿真中不能正常运行。目前还未找到原因。1.5设计步骤1.上网收集资料（6月18）2.进行对比分析（6月19）3.勾出自己的设计流程图（6月20）4.完成设计（6月21至6月23）电信12151袁杰32.硬件设计2.1方案论证显示器的选择方案论证：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，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系统设计原理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6位共阴数码管作为显示器件。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，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。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。系统框图如图2-1所示：2.3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。其将通用的微处电信12151袁杰4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·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