带定时功能的闹钟设计.doc
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1、课 程 设 计 说 明 书课程名称: 单片机技术 设计题目: 带定时功能的闹铃时钟设计 院(部): 电子信息与电气工程学院 学生姓名: 宋亚丽 学 号: 201202060030 专业班级: 12级自动化(专升本) 指导教师: 吴欣慧 2013年 5月 17 日课 程 设 计 任 务 书设计题目带定时功能的闹铃时钟设计学生姓名宋亚丽所在院部电子信息与电气工程专业、年级、班12级自动化(专升本)设计要求:1、有电源开具关及指示灯,有复位按键。2、接通电源后,蜂鸣器连续两次发出响声,同时工作指示灯LED闪动,表示程序执行,数码管显示“0000”3、接着设置当前时间。按K1键,LED停止闪动,即进入
2、时间设置状态;按K2键调整小时,每按一次数值增1;按K3键调整时间。设置完成后,按K4,LED恢复闪烁,即设置完成,进入正常走时状态。4、设置闹铃时间,进入正常走时状态后再按K2键,即进入闹铃时间设定状态,K2为设置闹铃功能键,再按k2,小时调整;按k3,分钟调整。5、闹铃开、关设置。闹铃时间设定完后,再按k4,进入闹铃开、关设置。若设置为开,启动闹铃后连续3次发出响声;若设置为关,关闭闹铃时发出1次响声。 6、掌握程序模块化设计思想。程序设计时可分解为走时、闹铃设置、显示、检查闹铃时间、执行 闹铃时间处理、调整等部分组成。每部分均通过子程序实现。再过主程序的调用,使其有机联系,最终实现定时闹
3、铃时钟功能。学生应完成的工作:要求设计带定时功能的闹铃时钟。查资料,画出设计原理图,编写设计程序,按照原理图焊接电路,将程序加载到单片机个,撰写并提交写课程设计报告。该设计是带定时功能的闹铃时钟,宋亚丽负责的是仿真。首先要查资料,组员之间进行讨论,设计出最初方案,画出设计原理图,研究其可行性,然后编写设计程序,检查程序是否有错误,进行仿真,仿真成功后,按照原理图焊接电路,烧程序最后写课程设计论文。参考文献阅读:1 张毅刚,彭喜元,董继成.单片机原理及应用.高等教育出版社,2010.2 童诗白,华成英.模拟电子技术基础.高等教育出版社,20063 张大明,刘振鹏.单片微机控制应用技术实操指导书.
4、机械工业出版社,2007.4 徐晨,陈继红,王春明,徐慧.微机原理及应用.高等教育出版社,2004.工作计划: 2013.5.6-2013.5.8查资料,画出设计原理图 2013.5.9-2013.5.12编写设计程序2013.5.13-2013.5.14按照原理图焊接电路2013.5.15烧程序、仿真2013.5.16-2013.5.17写课程设计论文任务下达日期:2013 年05月 6 日 任务完成日期:2013 年05月 17 日指导教师(签名): 学生(签名): 带定时功能的闹铃时钟设计摘 要:本次设计的定时闹钟在硬件方面,采用了AT89S52芯片,用4位数码管来进行显示,LED用P1
5、口进行驱动,采用的是动态扫描,能够比较准确的显示时间,电源电路主要是由变压器、桥堆、电容、稳压器、电阻、发光二极管等元件构成,由电容和晶振等构成时钟电路,一个开关和电容电阻接上电源构成了复位电路,然后通过S1、S2、S3和S4四个功能按键可以时间对事件的修改和定时,定时时间到后蜂鸣器发出响声。在软件方面采用C语言编程,运用protues仿真,仿真后整个系统能完成时间的显示、调时和定时闹钟、复位等功能,通过仿真后得到正确的结果。仿真无误后,汇编程序导入单片机,后把各个元器件排板(整齐、大方、美观)焊接到万能板上。检查无误后,接通电源,实现要求的走时定时等功能。关键词:单片机;AT89S52;带定
6、时功能闹钟;复位电路 目 录1.设计背景31.1单片机的应用31.2课程设计的目的及意义42.设计方案42.1总体设计42.2时钟设计方案52.3显示方案62.4软件设计63. 方案实施73.1单片机的功能73.2系统时钟电路93.3系统电源电路103.4复位电路103.5控制按键电路113.6时间显示电路123.7闹铃电路124. 结果与结论134.1实验结果134.2实验总结135. 收获与致谢146. 参考文献157. 附件167.1原理图167.2流程图177.3程序197.4元件清单317.5实物图321.设计背景1.1单片机的应用单片机是在一块半导体芯片上集成了CPU、存储器以及输
7、入和输出接口电路的微型计算机,其集成度高、功能强、通用性好,特别是它具有体积小、重量轻、能耗低、价格便宜、抗扰、能力强和使用方面等特点,它不仅是一项技术上的突破,同时也是对能源方面的有效节约与有效利用,因此深受国家有关技术部门和能源部门的重视和支持。其组合配件在日常生活的使用过程中非常方便、简单且使用,深受广大消费者的喜爱,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。特别是在20世纪70年代以来,它以极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广泛、发展很快,推广率高,市场利润率高,而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种, 单片机在过程控制、机电一体化产品、智能仪器
8、、国防装备、家用电器、计算机网络及通讯等方面得到广泛应用,已成为计算机发展和应用的一个极其重要的领域。1.2课程设计的目的及意义时间是现代社会中不可缺少的一项参数,无论是平时生活还是社会生产都需要对时间进行控制,有的场合对其精确性还有很高的要求.采用单片机进行计时,对于社会生产有着十分重要的作用。时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。而钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便。数字钟是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
9、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,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能,诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烤箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等。所有这些,都是以钟表数字化为基础的。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。2.设计方案2.1总体设计本次设计的定时闹钟在硬件方面,采用了AT89S52芯片,用4位数码管来进行显示,LED用P0口进行驱动,采用的是动态扫描,能够比较准确的显示时间,电源电路主要是由变压器、桥式整流、电容、稳压器、电阻、发
10、光二极管构成的,由两个电容和一个晶振构成时钟电路,一个开关和电容电阻构成了复位电路,然后通过S1、S2、S3和S4四个功能按键可以时间对事件的修改和定时,定时时间到后蜂鸣器发出响声。在软件方面采用C编程,程序设计可分解为走时、闹铃设置、显示、检查闹铃实践、执行闹铃时间处理、调整等部分组成,每部分均通过子程序实现,再通过子程序调用,使其有机的联系,最终使整个系统完成时间的显示、调时和定时闹钟、复位等功能,并通过仿真后得到正确的结果。定时闹钟的系统可以分为六个环节,分别是电源电路模块、时钟电路模块、复位电路模块、时间显示模块、控制按键模块和闹铃模块。通过若干模块的协调工作就可以完成相应的时间调整和
11、定时闹钟的相应功能以及显示功能。模块的相互连接如下图所示:复 位 电 路 模 块时 钟 电 路 模 块电 源 电 路 模 块控 制 按 键 模 块时 间 显 示模 块闹 铃 模 块图2.1.1模块的相互关系2.2时钟设计方案方案一:运用所学的数字电子技术知识, 555秒脉冲发生器和74系列等相关芯片设计出纯硬件的电子闹钟原理图。优点是:思想简单,不需要编写程序;缺点是:所需器件太多,电路复杂,不容易焊接。方案二:使用单片机内部的可编程定时器,根据单片机是利用MCS-51中的89C52作为其核心部分,其内部的定时/计数器进行中断定时,配合软件延时实现时、分、秒的计时。优点:这样设计硬件成本较低,
12、电路简单;缺点:程序设计较为复杂。方案三:使用时钟芯片优点:系统就不怕掉电且时间精确;缺点:这种芯片比较贵,况且,设计本系统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而没有采用价格较高的时钟芯片。综上所述及本次课程设计的要求主要是锻炼我们利用单片机知识进行简单设计的能力,故选择方案二。2.3显示方案方案一:静态显示。所谓静态显示,就是当显示器显示某一字符时,相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个8 位输出口控制。优点:静态显示时较小的电流能获得较高的亮度,且字符不闪烁。缺点:所显示的位数较多时,静态显示所需的I/O口太多,造成了资
13、源的浪费。方案二:动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位,对于显示器的每一位来说,每隔一段时间点亮一次。优点:调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口,降低了能耗。缺点:利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示,但必须保证扫描速度足够快,字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关,也于点亮时间与间隔时间的比例有关。方案三: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。 由于数码管使用起来较为方便,在夜间看时间也很方便,以及节省I/O口和降低能耗出发,本设计采用方案二。2.4软件设计本次设
14、计用C语言作为编程语言,选择Keil C作为编程软件。Keil软件介绍:Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。程序主要负责显示模块的处理,键盘输入信息处理以及驱动蜂鸣器,本程序运用软件定时,最后把程序烧到单片机中。程序用以驱动硬件电路按照人的思维方式设计运行,达到方案设计要求的结果,是系统的内在控制核
15、心。设置当前时间:按S1键LED停止闪动,即进入时间设置状态,按S2键调整小时,每按一次数值增一,按S3键调整时间,设置完成后按S4,LED恢复闪烁,及设置完成,进入正常走时状态。设置闹铃时间:S2键进入闹铃设置时间设定状态,S2为设置闹铃功能键,再按S2小时调整,按S3分钟调整。闹铃开关设置:闹铃时间设定后,再按S4键,进入闹铃开关设置。 程序和流程图见附件7.3和附件7.2。 3. 方案实施3.1单片机的功能AT89S52芯片由CPU、振荡器与时序电路、4KB的ROM、256KB的RAM、两个16位的定时器/计数器T0和T1、4个8位的I/O端口(P0、P1、P2、P3)、串行口等组成,其
16、中振荡器时序电路与外时钟组成了一个定时控制部件。VCC:电源。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
17、,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TT
18、L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AT89S52的一些特殊功能口,如下所示:口管脚 备选功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 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。RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机
19、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, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两
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