51单片机电子表带闹钟课设

燕山大学课程设计--微机控制实现多功能数字时钟1摘要单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广泛、发展很快。Intel公司生产的MCS-8051系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。本次设计以MCS-8051芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个结构简单，功能齐全的数字时钟,它由5V直流电源供电。在硬件方面，单片机外接12MHz晶振，使用八个七段数码管来进行显示。LED采用动态扫描显示，使用74LS245芯片进行位驱动。通过LED能够准确明亮地显示时、分、秒；四个简单的按键实现对时间的调整；蜂鸣器实现闹钟响铃功能；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、调时和一组定时闹钟的功能。设计过程中使用KeiuVision4单片机模拟调试软件编写调试程序，并用EDA工具软件ProteusISIS7进行仿真。硬件简明，程序正确，仿真结果满足设计要求。关键词：51单片机，定时器，中断，闹钟，LED燕山大学课程设计--微机控制实现多功能数字时钟2目录摘要.........................................................1绪论.........................................................3第一章系统设计..............................................4一、器件选型.............................................................................................................4二、硬件接线设计.....................................................................................................6三、系统综述.............................................................................................................91.3.1上电界面.....................................................................................................91.3.2调时界面.....................................................................................................91.3.3闹钟设定界面...........................................................................................101.3.4正常走时界面...........................................................................................101.3.5闹钟响应...................................................................................................11四、软件部分...........................................................................................................111.4.1主函数流程图...........................................................................................111.4.2定时器T0中断服务程序流程图...............................................................121.4.3闹钟响应程序流程图...............................................................................131.4.4键盘扫描程序流程图...............................................................................14第二章参数计算.............................................15一、定时器T0...........................................................................................................152.1.2定时器T0初值计算...................................................................................16二、数码管驱动码...................................................................................................162.2.1位选码.......................................................................................................172.2.2段选码.......................................................................................................17第三章结论................................................18参考文献......................................................19附录......................................................20燕山大学课程设计--微机控制实现多功能数字时钟3绪论20世纪末，电子技术获得了飞速的发展。在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高。同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，随时提醒那些容易忘记时间的人，电子钟无疑最为直观。数字钟通过数字电路实现时、分、秒。数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭、车站、码头办公室等公共场所成为人们日常生活中不可少的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度远远超过老式钟表。多功能数字钟的应用非常普遍。由单片机作为数字钟的核心控制器，通过它的时钟信号进行实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来，通过键盘可以进行校时、定时闹钟等功能，输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管来显示技术。本次设计的数字时钟利用51单片机作为核心芯片，辅以按键、蜂鸣器和LED显示器，以实现具有计时、校时、闹钟设定等功能。利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活，便于功能的扩充等优点。本设计应解决的主要问题有两大方面，即硬件电路设计和软件设计两大方面。其中硬件电路部分又可分为四大模块：键盘模块、显示模块、计时模块和响铃模块。硬件电路部分致力于低成本、低功耗和易实现性；软件部分则应做到代码的精简、准确、易读、可移植性强。最后通过软、硬件的结合实现数字钟的精确计时、校时、闹钟功能。燕山大学课程设计--微机控制实现多功能数字时钟4第一章系统设计一、器件选型1.1.1单片机选型根据选题芯片采用MCS-8051单片机，Intel公司生产的51系列8位单片机，凭借其成熟的技术标准和很高的性价比得到了广泛的普及与应用，其功能强大，用来做电子表硬件易实现，编程规范。1.1.2按键模块方案一：4×4行列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。缺点也很明显，一是浪费按键，用全键盘来实现设定时间的小功能不免大材小用；二是从实用性考虑，全键盘体积大，明显不经济不方便。故放弃。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，同时浪费按键，不高效，程序繁琐。本次设计适用于按键较少的情况。为了尽量实现按键的高效性，此次设计采用四个独立式按键，分别定义为key_mode、key_add、key_move，key_confirm，依次是模式键、加数键、移位键、确认键。1.1.3显示模块方案一：液晶显示器LCD如果选择此方案，将会降低系统的功耗，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：数码管LED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。按照此次任务书设计要求，选择共阳8位七段蓝色数码管用于显示。1.1.4计时参考模块方案一：专用时钟芯片如果使用时钟芯片，系统就不怕掉电且时间精确，但这种芯片比较贵，浪费资源不经济。燕山大学课程设计--微机控制实现多功能数字时钟5方案二：单片机内部定时/计数器由于本次设计本主要是为了学习单片机程序的编写和调试，以及设计硬件电路的一些方法，因此采用软件的方法来计时。本次设计用MCS-8051单片机内部定时/计数器T0作为电子表时钟参考。1.1.5闹钟响铃模块通过三极管放大后驱动蜂鸣器工作，单片机I/O接三极管基极。1.1.6显示器驱动模块由于通过数码管公共极的电流较大，单片机I/O口驱动能力是不够的，故LED驱动模块必不可少。为避免过多地使用分立元件，本次设计采用一片74LS245来驱动位码，用P2口进行位选扫描。图1-174LS245元件封装图74LS245是常用来驱动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。片选端CE，接低电平时传输数据，接高电平时A、B均为高阻态。方向选择端AB/BA，接高电平时信号由A向B传输（发送），接低电平时信号由B向A传输（接收）。1.1.7电源模块本系统采用了数码管作为显示器，功耗较大，不便于使用电池供电。况且本系统的体积较大，即使使用电池供电也不便于随身携带，因此用5V外部稳压电源来供电。燕山大学课程设计--微机控制实现多功能数字时钟6二、硬件接线设计1.2.1系统硬件框图1.2.2单片机晶振配置和复位电路设计1-2单片机晶振配置和复位电路晶振选择12MHz,接到如图所示引脚。复位电路兼具上电复位功能以及按键复位功能,接到如图所示引脚。晶振蜂鸣器MCS-8051段码驱动位码驱动8位七段LED显示器按键复位电路燕山大学课程设计--微机控制实现多功能数字时钟71.2.3按键电路设计图1-3按键电路采用4个独立按键配以4个上拉电阻实现对时钟和闹钟的设定及修改。四个独立式按键分别定义为key_mode、key_add、key_move、key_confirm，依次是模式键、调时加键、调时移位键、确认键。1.2.4蜂鸣器驱动电路设计图1-4蜂鸣器驱动电路蜂鸣器采用NPN三极管放大电路驱动，接到如图所示引脚。燕山大学课程设计--微机控制实现多功能数字时钟81.2.5显示模块电路设计图1-5显示模块电路显示设备为共阳